Адамзат абразивтер туралы мыңдаған жылдар бойы біледі. Адамдар тас пен құмды пышақтар, найзалар мен жебе ұштары мен қармақтарды пішіндеу және қайрау үшін пайдаланған. Бірінші абразивті құмтас болды, онда белсенді заттың рөлін кварцтың ең ұсақ түйірлері атқарды. Металл өңдеу әдістері ашылғанға дейін бұл абразивті материал бүкіл адамзаттың дамуына мүмкіндік берді, содан бері адамдарда еңбек құралдары мен қару-жарақ жасаудың басқа тәсілдері болған жоқ.
Физикалық тұрғыдан бұл не
Әдетте абразивтер Mohs қаттылық шкаласының жоғарғы жағында орналасқан өте қатты минералдар болып табылады - кварцтан алмасқа дейін. Бірақ тіпті жұмсақ материалдар бұл функцияны орындай алады. Губкалар, сода және жеміс шұңқырларын абразивті деп атауға болады. Біз оларды күнде кездестіреміз және олардың адамның күнделікті өміріндегі маңызы өте зор.
Оларды қандай процестерде қолдануға болады?
Абразивті материал көбінесе физикалық қасиеттеріне байланысты емес, пайдалану ерекшеліктеріне байланысты осылай аталады. Мұндай процестердің бірнеше кластары бар. Атап айтқанда, құм себетін машинада қалыпты жағдайда айқын абразивті қасиеттерге ие емес материалдардың ең көп санын қолдануға болады. Бұл жабдық ауаның немесе судың күшті ағынын пайдаланады, онда кейбір заттардың ұсақ бөлшектері үлкен жылдамдықпен қозғалады. Кейбір жағдайларда ұсақтағыш сүзгінің рөлін атқаратын абразивті тор пайдаланылады.
Құмды тазарту машиналары бөлшектер мен дайын өнімдерді жылтырату және өңдеу үшін қолданылады. Бұл жағдайда іс жүзінде кез келген абразивті материалды алуға болады: жаңғақтар мен жеміс дақылдарының тұқымдары, моллюскалардың қабықтары және басқа да органикалық заттардан болаттың, шлактың, шынының немесе тіпті ас содасының ең кішкентай бөліктеріне дейін.
Негізгі компоненттер
Кварц құмы - көпірлер мен басқа да болат конструкцияларды құмдау үшін ең танымал абразив. Бұл жағдайда өте тиімді тотты кетіру орын алады, бұл инженерлік құрылымдардың беріктігін айтарлықтай арттырады. Бұл процесс жоғары тығыздықтағы абразивтерді қажет етеді. Әдетте, металл конструкцияларды тазалау сығылған ауаны пайдалануды қамтиды. Ол бөлшектердің үдеткіші ретінде әрекет етеді және қосымша коррозиялық әсері жоқ.
Бірақ кейбір жағдайларда суды да қолдануға болады. Әсіресе бетонды тазалау кезіндеқұрылымдар. Жағалау аймағында салынған барлық дерлік құрылымдар оны мезгіл-мезгіл қажет етеді. Өйткені, олардың бетінде уақыт өте келе тұздың және басқа агрессивті қосылыстардың қалың қабаты өседі. Бұрын тиісті материал (абразивті) қосылған тұщы су оларды бетоннан шығарып қана қоймайды, сонымен қатар «тұзсыздандыруды» жасайды. Тағы да, бұл әрекет ғимараттардың қызмет ету мерзімін айтарлықтай арттырады.
Дайын өнімдерді жылтырату
Жылтырату – абразивтер үлкен сұранысқа ие болатын ең маңызды процесс. Әдетте, дайын өнімдерді немесе кейбір бөлшектерді жетілдіру үшін арнайы пасталар немесе жұмсақ дискілер, сондай-ақ синтетикалық шайырлар негізіндегі қосылыстар қолданылады. Тіпті қарапайым абразивті губка да сұранысқа ие. Церий оксиді, алмаз, кварц, темір оксиді және хром оксидтері бүгінде ең көп қолданылатын қосылыстар болып табылады.
Новакулит (тығыз кремнийлі жыныс) да жылтырату материалдарын өндіру үшін жақсы шикізат болып табылады. Церий оксиді - әйнекті жылтырату үшін қолданылатын ең көп таралған минерал. Бұл қосылыс оны сызатпайды, бірақ оған ерекше тегістік пен жылтыр береді. Алайда соңғы жылдары кремний карбиді мен синтетикалық алмаздар осы мақсатта жиі қолданыла бастады. Олардың негізінде әсіресе қымбат және тиімді абразивті белдік шығарылады. Ол әсіресе "қапризді" материалдарды өңдеу үшін өте қолайлы.
Магниттік өрістерді пайдалану
Соңғы жылдары өнеркәсіпте абразивті қайрау процесі жиі қолданыла бастады. Бұл суды пайдаланбайды.қысымда және сығылған емес ауада: абразивтердің ең кішкентай бөлшектері «ұнтақтау дөңгелегін» құрайтын қуатты магнит өрісінде қозғалады. Бұл әдіс дәл инженерияда қолданылады, себебі ол әдетте тым қымбат және/немесе өңдеуге көп уақытты қажет ететін бөлшектерді жылтырату немесе қайрау үшін қолданылуы мүмкін. Абразивті зат ретінде осы қасиеті бар металдары бар алюминий қосылыстары жиі қолданылады.
Магнитореологиялық жылтырату әдістері
Реологиялық жылтырату әдісімен «физикалық» абразивті құрал мүлде пайдаланылмайды. Материалдар сұйықтармен араласады, олардың қалыңдығында олар электр өрістерінің әсерінен қозғалады. Бұл әдіс жоғарыда сипатталғанға өте ұқсас, сонымен қатар дәлме-дәл машина жасауда және ұқсас салаларда кейбір бөлшектерде қолданылады.
Жалпы, соңғы жылдары сұйықтықтармен немесе синтетикалық шайырлармен алдын ала араластырылған абразивтер өндірісте жиі қолданылуда. Жақсы мысал хром оксидіне негізделген GOI суланған абразивті паста болып табылады. Ол бұрыннан белгілі, бірақ соңғы жылдары ғана ерекше назар аударылды. Мұның себебі қарапайым - бұл қосылыстың төмен құны және оның жылтыратудағы жоғары тиімділігі. Оған қоса, абразивті паста өңделген материалға сызат түсірмей немесе зақымдамай жұмсақ әсер етеді.
Бұрышты тегістеуіштерге арналған абразивті дөңгелектер («ұнтақтағыштар»)
Олар тек жылтырату үшін ғана қолданылмайды. Абразивтер әсіресе қатты материалдарды кесуге де қабілетті. Ол үшін алюминий оксиді және фенол негізінде жасалған жұқа тегістеу дөңгелектерін пайдаланыңызқадамдар. Сирек жағдайларда металл абразивті диск қолданылады. Мұндай құралдар, атап айтқанда, карьерлерде мәрмәр өндіруде таптырмас. Өйткені, бұл минерал өте тығыз, оны қарапайым арамен кесу қиын.
Айтқанымыздай, аралау үшін алюминий оксиді, кремний карбиді, жасанды алмастар және бор карбиді қолданылады. Оларды абразивті диск жасау үшін пайдалануға болады, сонымен қатар олар әсіресе берік материалдарға арналған арнайы араларды қалыптастыру үшін қолданылады.
Өнеркәсіпте қолданылатын негізгі құралдар
Осылайша, бұл қосылыстар материалдарды қайрау, жылтырату, кесу үшін қажет. Қазіргі заманғы өнеркәсіп көбінесе жасанды шыққан абразивті құралды пайдаланады. Мұның себебі синтетиканың салыстырмалы түрде төмен құны болып табылады. Табиғи шыққан қосылыстар әлдеқайда қымбат. Оларға біз бірнеше рет айтқан алюминий оксиді, сондай-ақ кремний карбиді, цирконий диоксиді және супер абразивтер (алмас немесе бор нитриді) деп аталатын заттар кіреді.
Ерекшеліктер сирек кездеседі және негізінен корундпен берілген. Бұл өте қымбат, және оны өндірісте пайдалану айтарлықтай шектеулі. Одан да сирек жағдайларда өте кішкентай өлшемдері немесе құрылымдық ақаулары салдарынан кесуге жарамсыз табиғи гауһар тастар пайдаланылады.
Өнеркәсіптік абразивтердің эволюциясы
Тегістеуге арналған өнеркәсіптік абразивтердің тарихы табиғи минералдардан – кварц пен кремнийден, сондай-ақ корундтан басталды. Айтпақшы, бұл бірінші рет «эмери» атауын алды. Бұл бірінші бар болдыабразивті. Табиғи пайдалы қазбалардан бас тарту ХХ ғасырдың бірінші жартысында басталды және оның аяғында толығымен дерлік аяқталды. Және бұл жерде мәселе табиғи материалдардың жоғары құны ғана емес еді. Өйткені, олардың барлығында ешбір жолмен өзгертуге болмайтын қатаң анықталған қасиеттер бар. Белгілі бір жағдайларда жасалған синтетикалық абразивтер мүлдем басқаша болуы мүмкін және кейбір типтік емес тапсырмаларды шешуге жақсырақ сай келеді.
Мысалы, жаңа технологиялар арқылы чипке ұқсайтын бөлшек пішіні бар қосылыс жасауға болады. Бұл материал жылтырату дөңгелектерін бетіне жағу үшін өте қолайлы. Сонымен қатар, мысалы, титан оксиді алюминий қосылыстарымен біріктіру арқылы мүлдем жаңа материалдарды жасауға болады. Бұл абразивтер әсіресе қатты беттер үшін өте қолайлы.
Өнеркәсіптегі «абразивті серпіліс» қашан болды?
Тегістеу доңғалақтары мен сырлау терілерін өндіруді қоса алғанда, абразивтердің заманауи өндірісін көптеген жағдайларда бір өнімді сипаттайтын тауарлық белгілер мен патенттердің массасына байланысты сипаттау қиын. Мұндай соқтығыстардың шешімі қарапайым - химиялық құрамдағы ең аз айырмашылықтар болғандықтан, сіз жаңа тауар белгісін тіркей аласыз. Бірақ синтетикалық абразивтердің негізі неде және өнеркәсіп оларды жаппай қолдану мүмкіндігін қашан алды?
Нағыз маңызды оқиға табиғатта кездеспейтін кремний карбидінің ашылуы болды. 1890 жылдары синтетикалық глиноземнің жасалуы тек осы саладағы зерттеулердің басталуына түрткі болды. 1920 жылдардың соңына қарайсинтетикалық алюминий тотығы, кремний карбиді, гранат және корунд негізгі өнеркәсіптік абразивтер болды.
Бірақ нағыз жетістік 1938 жылы болды. Дәл сол кезде химиялық таза алюминий оксидін алу мүмкін болды, ол бірден машина жасауда кеңінен қолданылды. Көп ұзамай цирконий мен глинозем қоспасы әсіресе қатты металдардағы қиын кесу жұмыстарына өте қолайлы екені белгілі болды. Бұл шын мәнінде бірегей абразивті ұнтақ: ол жоғары өнімділікті сақтайды, бірақ салыстырмалы түрде арзан. Бүгінгі күні пальма әлі күнге дейін боксит шикізатының бастапқы микрокристалдық құрылымын сақтаған синтетикалық алюминий оксидімен ұсталады. Атап айтқанда, бірегей Cubitron™, сондай-ақ SolGel™ брендімен керамика негізіндегі абразивтер осылай жасалған.
"Қыздардың ең жақсы достары" туралы
Табиғи алмас – ең көне абразивті тас. Ол 1930 жылы танымал болды. Бұған екі себеп болды. Біріншіден, сол жылға дейін алмаз өндіру көлемі елеусіз болды және физикалық тұрғыдан саланың өсіп келе жатқан қажеттіліктерін өтей алмады. Екіншіден, жақындап келе жатқан соғыстың өткір сезіміне байланысты көптеген елдер вольфрам карбидін машиналар арқылы өңдеу жолдарын шұғыл түрде іздей бастады. Бұл зат әлі күнге дейін броньды тесіп өтетін снарядтардың өзектерін өндіруде қолданылады.
Мәселе бұл материалдың қаттылығы болды, оны абразивті өңдеу оңай қабылдамайды. 1960 жылдары General Electric компаниясы жүргізген зерттеусинтетикалық алмаздардың дамуына әкелді. Сайып келгенде, бұл саладағы зерттеулер текше бор нитриді, CBN ашылуына әкеледі. Бұл гауһар тәрізді қатты қосылыс басқа абразивтерді өндіруде кеңінен қолданылады, өйткені ол қатты болаттарды шаңға айналдыра алады.
Әрине, барлық осы абразивті заттардың барлық тамаша қасиеттеріне қоса, бір үлкен кемшілігі бар – құны. Жақында ерекшелік - еуропалық Pechiney концерні синтездеген Abral абразиві. Бұл компания қаттылығы жағынан олардан кем түспесе де, бағасы бойынша айтарлықтай ұтатын "гауһар тастарды алмастыратын" түрін жасап шығарды.
Бірақ бұл саланы алға жылжытқан абразивтердің өзі ғана емес. Оларды қолдану үшін негіз ретінде пайдаланылған материалдар үлкен маңызға ие болды. Атап айтқанда, Бакелит жасалған кезде жеңілірек, бірақ берік тегістеу дөңгелектерін шығару мүмкін болды. Олар біркелкі ұнтақталды, ал абразивтер олардың ішкі көлеміне жақсырақ бөлінді. Бұл материалды өңдеуді айтарлықтай жақсартты.
Тегістеу
Эмери терілері негіз ретінде жасанды және табиғи маталарды, пленкаларды және тіпті тоқылған талшықтармен күшейтілген қарапайым қағазды пайдаланады. Кейбір жағдайларда «құмдақ» матаны фенолды шайырлар немесе су негізіндегі ерітіндімен сіңдіру арқылы алынады (әрине, абразивтерді қосу арқылы). Абразивті губканы да алуға болады. Мұндай құралдар барлығына дерлік кеңінен танымал, біз оларды үнемі кездестіремізкүнделікті.
Біз бұл материалдардың көптеген қолданбаларын сипаттадық. Бірақ қарапайым адам олардың көпшілігін өмірінде мүлдем кездестірмейтіні шындық. Сонымен, көптеген адамдар ұнтақталған тастар, талшықтар немесе сол тегістеуіш туралы біледі, біреу абразивті торды пайдаланды. Бірақ аз адамдар, мысалы, мойынтіректерді өндірушілер немесе өте қатты болаттан жасалған жоғары сапалы пышақтарды қолданатын заттардың нақты түрлерін біледі. Соңғысы, айтпақшы, үйде қайрау мүмкін емес. Олар үшін "ұштауыштар" өте ерекше қажет.
Осы немесе басқа абразив үшін қандай қолданбалар қолайлы?
Арнайы қажеттіліктер үшін біз жоғарыда қысқаша айтып өткен супер абразивтер қажет. Олар сондай-ақ сырлы терілер, абразивті щеткалар, дискілер және шеңберлер түрінде ұсынылған. Осылайша, стандартты болат маркаларынан пышақтарды өндіруде өндірушілер алюминий оксиді мен кремний карбидін пайдаланады. Жаппай өндіріс, керісінше, әдетте құм үрлеу машиналарын: тот баспайтын болаттан, шарикті подшипниктерді және әсіресе қатты ағаштарды жаппай өңдеуді қажет етеді. Дегенмен, көп жағдайда өнеркәсіпшілер «жақсы ескі» алюминий оксидіне адал болып қалады. Бұл абразивті ұнтақ арзан, бірақ өте тиімді.
Соңында
Абразивтер тікелей немесе жанама түрде адамдар күнделікті айналысатын барлық дерлік өнімдерді өндіруде рөл атқарады. Атап айтқанда, оларсыз анодталған алюминийден жасалған корпустарды жасау мүмкін емес, ол«алма» өнімдерінің жанкүйерлерімен соншалықты танымал. Қарапайым абразивті тас «ұнтақтауыш» немесе тіпті қарапайым тегістеу қағазы көптеген жылдар бойы өз білімін жинап, жүйелеген ғалымдар мен қолөнершілердің көптеген ұрпақтарының қызметінің жемісі екенін ұмытпаңыз.
Түрлі түрдегі абразивтерді, тегістеу дөңгелектерін және сырлау терілерін шығаратын компаниялар көптеген байланысты салаларда бар теориялық білімді пайдаланады. Олар керамикалық бұйымдарды зерттеу барысында алынған мәліметтерді басшылыққа алады, қолданбалы химияны, физиканы және металлургияны кеңінен қолданады. Абразивтер әрқашан пайдалы болады, олар көптеген кәсіпорындардың заманауи өндірістік циклінің негізгі ерекшелігі болып табылады.
