Panoramica degli utensili abrasivi

Gli abrasivi sono strumenti utilizzati per levigare, levigare e lucidare. La maggior parte degli strumenti abrasivi sono strumenti abrasivi artificiali costituiti da abrasivi e leganti, ma esistono anche strumenti abrasivi naturali ricavati direttamente da rocce minerali naturali. Oltre ad essere ampiamente utilizzati nella produzione di macchinari e in altre industrie di lavorazione dei metalli, gli utensili abrasivi vengono utilizzati anche nella lavorazione del grano, nell'industria della produzione della carta e nella lavorazione di materiali non metallici come ceramica, vetro, pietra, plastica, gomma e legno.
Panoramica
La struttura degli utensili abrasivi è approssimativamente divisa in tre categorie: stretta, media e larga. Ciascuna categoria può essere ulteriormente suddivisa in numeri, ecc. e contraddistinta da numeri di organizzazione. Maggiore è il numero di struttura dell'utensile abrasivo, minore è la percentuale in volume dell'abrasivo nell'utensile abrasivo e maggiore è lo spazio tra i grani abrasivi, il che significa più allentata la struttura. Al contrario, quanto più piccolo è il numero dell'organizzazione, tanto più ristretta è l'organizzazione. Gli utensili di rettifica con una struttura più morbida non sono facili da passivare durante l'uso, generano meno calore durante il processo di rettifica e possono ridurre la deformazione termica e le bruciature del pezzo. I grani abrasivi dell'utensile abrasivo con una struttura compatta non sono facili da staccare, il che è vantaggioso per mantenere la forma geometrica dell'utensile abrasivo. La struttura dell'utensile abrasivo viene controllata durante la produzione solo in base alla formula dell'utensile abrasivo e generalmente non viene misurata. Gli abrasivi legati superabrasivi sono principalmente abrasivi costituiti da diamante, nitruro di boro cubico, ecc. legati con leganti. A causa del prezzo elevato e della buona resistenza all'usura del diamante e del nitruro di boro cubico, gli utensili abrasivi realizzati con essi sono diversi dai normali strumenti abrasivi. Oltre allo strato abrasivo superduro sono presenti anche uno strato di transizione e una matrice. Lo strato superabrasivo è la parte che svolge un ruolo di taglio ed è composto da agenti superabrasivi e leganti. Il substrato svolge un ruolo di supporto nella macinazione ed è composto da metallo, bachelite o ceramica. Lo strato di transizione viene utilizzato per collegare la matrice e lo strato superabrasivo. È composto da un agente legante e talvolta può essere omesso. I leganti comunemente usati includono resina, metallo, metallo galvanizzato e ceramica. I processi di produzione degli utensili abrasivi legati comprendono: distribuzione, miscelazione, stampaggio, trattamento termico, lavorazione e ispezione, ecc. A seconda del legante, anche il processo di produzione è diverso. Gli utensili abrasivi con legante ceramico utilizzano principalmente il metodo di pressatura. Dopo aver pesato l'abrasivo e il legante in base al rapporto in peso della formula, vengono posti in un miscelatore e miscelati in modo uniforme, quindi inseriti in uno stampo metallico e l'utensile abrasivo grezzo viene formato sulla pressa. Il pezzo viene essiccato e poi messo nel forno per la cottura. La temperatura di cottura è generalmente intorno ai 1300 gradi. Quando si utilizza un legante per sinterizzazione a basso punto di fusione, la temperatura di cottura è inferiore a 1000 gradi. Quindi viene lavorato accuratamente in base alla dimensione e alla forma specificate e infine il prodotto viene ispezionato. Gli abrasivi legati con resina vengono generalmente formati su una pressa a temperatura ambiente e alcuni utilizzano un processo di pressatura a caldo che utilizza riscaldamento e pressione in condizioni di riscaldamento. Dopo la formatura viene indurito in un forno di tempra. Quando si utilizza la resina fenolica come legante, la temperatura di indurimento è di 180~200 gradi. Gli abrasivi con legante in gomma vengono principalmente miscelati utilizzando una coppia di macchine a rulli, arrotolati in fogli sottili, quindi perforati e formati con un coltello da perforazione; alcuni utilizzano anche materiali sfusi, che vengono messi in uno stampo metallico e formati su una pressa. Dopo lo stampaggio, viene vulcanizzato in un serbatoio di vulcanizzazione ad una temperatura di 165~180 gradi. Esistono due processi di produzione per gli utensili abrasivi con legante metallico: metallurgia delle polveri e galvanica, che vengono utilizzati principalmente per utensili abrasivi con legante abrasivo superduro. Il metodo della metallurgia delle polveri utilizza il bronzo e altri materiali come legante. Dopo la miscelazione, viene pressato a caldo o pressato a temperatura ambiente per formarlo e quindi sinterizzato. Il metodo di galvanizzazione utilizza nichel o lega di nichel-cobalto come metallo galvanico e gli abrasivi vengono legati al substrato secondo il processo di galvanoplastica per realizzare strumenti abrasivi. Tipi speciali di abrasivi includono abrasivi al corindone sinterizzato e abrasivi in ​​fibra. Gli utensili per la macinazione del corindone sinterizzato sono realizzati mescolando e modellando polvere di ossido di alluminio e una quantità adeguata di ossido di cromo e sinterizzando a circa 1800 gradi. Questo tipo di strumento abrasivo ha una struttura compatta ed elevata resistenza e viene utilizzato principalmente per la lavorazione di componenti come orologi e strumenti. Gli abrasivi in ​​fibra sono costituiti da filamenti di fibre (come i filamenti di nylon) che contengono o aderiscono agli abrasivi. Hanno una buona elasticità e vengono utilizzati principalmente per lucidare materiali metallici e loro prodotti.
Utilizzo
Durante l'uso dell'utensile abrasivo, quando i grani abrasivi risultano smussati, a causa della parziale frammentazione dei grani abrasivi stessi o della rottura del legante, i grani abrasivi cadono parzialmente o completamente dall'utensile abrasivo e nuovi trucioli continuano a formarsi appaiono sulla superficie di lavoro abrasiva dello strumento abrasivo. Il tagliente, ovvero l'esposizione costante di nuovi grani abrasivi affilati, consente all'utensile abrasivo di mantenere le prestazioni di taglio entro un certo periodo di tempo. Questa proprietà autoaffilante degli utensili abrasivi è una caratteristica eccezionale rispetto ai normali utensili da taglio.
Già nel Neolitico, gli esseri umani hanno iniziato a utilizzare mole naturali per lavorare strumenti come coltelli di pietra, asce di pietra, strumenti in osso, strumenti in corno e strumenti per denti; nel XIX secolo apparve negli Stati Uniti la ceramica cotta combinando abrasivi naturali con argilla. Mola; intorno al 1900 uscirono gli abrasivi artificiali e furono prodotti uno dopo l'altro vari utensili abrasivi realizzati con abrasivi artificiali, creando le condizioni per il rapido sviluppo di rettificatrici e rettificatrici. Da allora, la percentuale di abrasivi naturali negli abrasivi è gradualmente diminuita.
Gli abrasivi possono essere suddivisi in due tipologie in base alla fonte della materia prima: abrasivi naturali e abrasivi artificiali. Gli unici strumenti abrasivi naturali comunemente utilizzati nell'industria dei macchinari sono le pietre oleose. Gli abrasivi artificiali sono classificati in base alle loro forme di base e caratteristiche strutturali, comprese mole, teste di macinazione, pietre per affilare e piastrelle di sabbia, che vengono collettivamente definite cinque categorie: abrasivi compositi e abrasivi flessibili. Inoltre gli abrasivi vengono abitualmente classificati anche come utensili abrasivi.
Classificazione
A seconda dei diversi abrasivi utilizzati, gli abrasivi compositi possono essere suddivisi in abrasivi tradizionali e abrasivi superabrasivi. Il primo utilizza abrasivi ordinari come il corindone e il carburo di silicio, mentre il secondo è costituito da superabrasivi come il diamante e il nitruro di boro cubico. Inoltre, esistono alcune varietà speciali, come gli strumenti per la macinazione del corindone sinterizzato.
Gli abrasivi tradizionali sono abrasivi che consolidano gli abrasivi comuni in una determinata forma e hanno una certa forza mediante un agente legante. Generalmente composte da abrasivi, leganti e pori, queste tre parti sono spesso chiamate i tre elementi degli abrasivi compositi.
Gli abrasivi svolgono un ruolo tagliente negli utensili abrasivi. Il legante è un materiale che consolida gli abrasivi sfusi in strumenti abrasivi. Ne esistono due tipi: inorganici e organici. I leganti inorganici includono ceramica, amaranto e silicato di sodio, ecc.; i leganti organici includono resina, gomma e gommalacca, ecc. I più comunemente usati sono i incollaggi di ceramica, resina e gomma.
I pori svolgono un ruolo nel contenere e scaricare i trucioli dovuti all'usura durante la rettifica e possono accogliere il refrigerante, contribuendo a dissipare il calore della rettifica. Per soddisfare determinate esigenze di lavorazione particolari, i pori possono anche essere impregnati con determinati riempitivi, come zolfo e paraffina, per migliorare le prestazioni dell'utensile abrasivo. Questo riempitivo è anche chiamato il quarto elemento dell'utensile abrasivo.
Gli elementi che rappresentano le caratteristiche dei normali abrasivi con legante abrasivo includono: forma, dimensione, dimensione delle particelle, durezza, struttura e agente legante. La durezza dell'utensile abrasivo si riferisce alla facilità con cui le particelle abrasive cadono dalla superficie dell'utensile abrasivo sotto l'azione di una forza esterna. Riflette la forza del legame per trattenere le particelle abrasive.
Granulometria abrasiva
La dimensione delle particelle si riferisce alla dimensione delle particelle abrasive e la sua dimensione è espressa dal numero della dimensione delle particelle.
La norma nazionale prevede due dimensioni delle particelle: abrasivo e micropolvere.
La dimensione delle particelle si riferisce alla dimensione delle particelle abrasive. La dimensione delle particelle è divisa in due categorie: grani abrasivi e micropolveri. Gli abrasivi con particelle di grandi dimensioni superiori a 40 μm sono chiamati grani abrasivi. Classificato in base al metodo di vagliatura, il numero della dimensione delle particelle è espresso dal numero di fori per pollice sullo schermo attraverso i quali passano le particelle abrasive. Ad esempio, una grana abrasiva 60# significa che la sua dimensione è appena sufficiente per passare attraverso uno schermo con 60 fori per pollice. Gli abrasivi con dimensioni delle particelle inferiori a 40 μm sono chiamati micropolveri. Utilizzare il metodo di misurazione microscopica per classificare, utilizzare W e il numero successivo per rappresentare il numero della dimensione delle particelle e il valore dopo W rappresenta la dimensione effettiva della micropolvere. Ad esempio, W20 indica che la dimensione effettiva della micropolvere è 20μm. Le dimensioni delle particelle abrasive di varie dimensioni sono mostrate nella Tabella 1.
Tabella 1 Numero e dimensione delle particelle dell'abrasivo
La funzione del legante è quella di legare l'abrasivo in una mola con una certa forza e forma. La forza, la resistenza agli urti, la resistenza al calore e la resistenza alla corrosione della mola dipendono principalmente dalle prestazioni del legante.
Gli agenti leganti comunemente usati includono l'agente legante ceramico (V), l'agente legante resina (B), l'agente legante gomma (R) e l'agente legante metallico (M).
Legante ceramico: il più utilizzato, adatto per mole a cerchio esterno, cerchio interno, piane, senza centri e per rettifica di forme, ecc.;
Legante resinoide: adatto per il taglio e la scanalatura di mole per wafer e mole ad alta velocità;
Legante in gomma: adatto per mole direzionali senza centri e mole lucidanti;
Legante metallico: adatto per mole diamantate, ecc.
Durezza dell'utensile abrasivo
La durezza dell'utensile abrasivo dipende principalmente dalla quantità di legante aggiunto e dalla densità dell'utensile abrasivo. Se i grani abrasivi cadono facilmente significa che la durezza dell'utensile abrasivo è bassa; in caso contrario, significa che la durezza è elevata. I livelli di durezza sono generalmente suddivisi in sette livelli: extra morbido, morbido, medio morbido, medio, medio duro, duro ed extra duro. Questi livelli possono essere ulteriormente suddivisi in diversi livelli più piccoli. I metodi più comunemente utilizzati per misurare la durezza degli utensili abrasivi includono il metodo del cono manuale, il metodo del cono meccanico, il metodo del durometro Rockwell e il metodo del durometro con sabbiatura.
La durezza dello strumento abrasivo ha una relazione corrispondente con il suo modulo elastico dinamico, che è favorevole all'utilizzo del metodo audio per misurare il modulo elastico dinamico dello strumento abrasivo per esprimere la durezza dello strumento abrasivo. Nelle lavorazioni di molatura, se il materiale del pezzo da rettificare ha una durezza elevata, si utilizzano generalmente utensili abrasivi a bassa durezza; altrimenti si utilizzano utensili abrasivi con elevata durezza.