WPROWADZENIE DO MATERIAŁÓW ŚCIERNYCH

1. Wstęp

Proces cięcia można podzielić na trzy rodzaje: 1. Nóż: Rozdzielanie materiału bez jego utraty narzędziem bezstratnym. 2. Piła: Rozdzielanie materiału narzędziem bezstratnym powodujące jego ubytek w miejscu cięcia. 3. Materiał ścierny: Rozdzielanie materiału narzędziem wykonanym z ziaren ściernych, powodujące zużywanie narzędzia oraz ubytek materiału w miejscu cięcia.

Ziarnami ściernymi nazywamy minerały wykorzystywane do produkcji materiałów ściernych. Odpowiedni dobór ziaren ściernych ma kluczowe znaczenie dla wydajności i jakości pracy z danym materiałem. Przy wyborze właściwego rodzaju ziarna ściernego szczególne znaczenie mają dwie właściwości: twardość oraz ciągliwość (kruchość).

WYKRES 1. Najczęściej stosowane ziarna ścierne i ich zastosowania

2. Najpopularniejsze ziarna ścierne

2.1 Korund (Elektrokorund / tlenek glinu)

Twardy i ciągliwy materiał ścierny o krystalicznej i nieregularnej budowie. Posiada ziarna blokowe w kształcie klina. Bardzo popularny materiał, używany do obróbki m.in. stali węglowych, metali nieżelaznych, drewna, niektórych tworzyw sztucznych i skór.

Wizualizacja procesu zużycia

Elektrokorund można podzielić na następujące główne typy:

A96 - Brązowo czerwony korund zawierający 96% tlenku glinu AL2O3, stosowany głównie do obróbki zgrubnej stali zwykłych.

A99B - Białe ziarno składające się w 99,5% z wysokiej jakości białego elektrokorundu szlachetnego. Narzędzia wykonane z tego materiału są bardzo ostre i stosunkowo delikatne, stosowane są głownie do precyzyjnej obróbki i ostrzenia stali stopowych i narzędziowych.

A96B - Specjalna mieszanka elektrokorundu szlachetnego zaprojektowana do usuwania zadziorów i wygładzania stali nierdzewnych i zwykłych.

A99DR - Różowy korund szlachetny składający się w 99,5% z tlenku glinu AL2O3. Narzędzia wykonane z tego materiału są bardzo ostre i posiadają dobrą wytrzymałość na rozciąganie. Polecane do obróbki stali szlachetnych.

A99DR /96 - Specjalna mieszanka korundu o różowo czarnym kolorze. Zaprojektowana z myślą o gratowaniu żeliwa.

A99DR OC - Specjalny korund rubinowy o wysokiej zawartości tlenku chromu. Kamienie wykonane z tego materiału są bardzo odporne na rozciąganie i posiadają dużą zdolność utrzymywania pierwotnego kształtu narzędzia podczas pracy.

2.2 Cyrkon (Elektrokorund cyrkonowy)

Twardy i bardzo ciągliwy materiał ścierny o krystalicznej i równomiernej budowie. Posiada ziarna blokowe w kształcie kropli posiadające właściwości samoostrzące. Doskonale spisuje się przy obróbce stali szlachetnych, stopów jakościowych, twardych stopów takich jak żeliwa i staliwa. Z powodzeniem można go również stosować do obróbki stali węglowych (zwykłych).

Wizualizacja procesu zużycia

2.3 Ceramika (Elektrokorund ceramiczny)

Twardy i bardzo ciągliwy materiał ścierny o budowie mikrokrystalicznej. Posiada ostre i spiczaste ziarna posiadające właściwości samoostrzące. Narzędzia wykonane z tego materiału cechują się bardzo wysoką wydajnością i odpornością na zużycie. Stosowany głownie do obróbki stali szlachetnych, nierdzewnych (INOX), oraz nadstopów (superstopów żaroodpornych, produkowanych na bazie żelaza, niklu i kobaltu).

Wizualizacja procesu zużycia

2.4 Węglik krzemu

Bardzo twardy i mało ciągliwy materiał ścierny o budowie krystalicznej. Posiada ostre, kruche i łamliwe ziarna posiadające właściwości samoostrzące. Wykorzystywany do obróbki materiałów takich jak szkło, kamień, tworzywa sztuczne. Narzędzia z tego materiału znajdują szerokie zastosowanie w blacharstwie i lakiernictwie przy obróbce powłok lakierniczych i szpachli epoksydowych.

Wizualizacja procesu zużycia

3. Spoiwa oraz typy narzędzi

Ziarna ścierne są łączone ze sobą najczęściej przy pomocy jednego z dwóch spoiw: Ceramicznego, lub Żywicznego. W zależności od struktury narzędzia spoiwo ma za zadanie wypełnić całkowicie lub częściowe przestrzeń między ziarnami, tworząc tzw. mostki łączące. Zadaniem spoiwa jest utrzymywanie ziaren w narzędziu aż do ich stępienia i w konsekwencji odsypania się. Jako spoiwa stosuje się materiały nieorganiczne i organiczne.

Ziarna można łączyć w różny sposób, uzyskując w ten sposób podstawowe typy narzędzi ściernych:

Tarcze do cięcia i szlifowania: Ziarna ścierne łączone spoiwem oraz wzmacniane zbrojeniem z włókna szklanego. Narzędzia te wykorzystywane są w szlifierkach ręcznych oraz stacjonarnych.

Kamienie szlifierskie: Ziarna ścierne łączone spoiwem, formowane w duże kamienie o walcowym kształcie, używane w szlifierkach stacjonarnych, lub mniejsze ściernice mocowane na trzpieniu przeznaczone do szlifierek ręcznych.

Materiały nasypowe: Ziarna ścierne połączone spoiwem i umieszczane na podkładzie z płótna lub papieru. Do tego typu narzędzi zaliczają się krążki ścierne, dyski fibrowe i papiery ścierne w arkuszach lub pasach.

Tarcze i ściernice lamelkowe: Ziarna ścierne łączone spoiwem, umieszczone na listkach (lamelkach), z których produkowane są tarcze lamelkowe, lub po umieszczeniu ich na trzpieniu ściernice lamelkowe trzpieniowe.

Włókniny ścierne: Ziarna ścierne zatapiane za pomocą spoiwa w przygotowanych wcześniej włóknach. Włókniny ścierne mogą mieć postać tarcz, wałków, lub arkuszy.

4. Odpowiedni dobór materiałów ściernych

Dobór należy rozpocząć od określenia obrabianego przez klienta materiału, używanych do tego maszyn, oraz obecnie używanych materiałów ściernych.

Proces doboru:

  1. Typ narzędzia, wynikający z wykonywanej pracy,
  2. Rodzaj ziarna ściernego, w zależności od obrabianego materiału,
  3. Wymiary narzędzia, wynikające z używanych maszyn,
  4. Parametry dodatkowe, takie jak rodzaj i wymiary mocowania, oraz prędkość obrotowa wynikająca z mocy używanych maszyn,
  5. Gradacja i twardość ziaren, mająca wpływ na wykończenie powierzchni po obróbce oraz szybkość zbierania materiału,