M AT E R I A ŁY

Ś C I E R N E

M AT E R I A ŁY

Ś C I E R N E

DEFINICJA

• Materiałem ściernym nazywa się sztuczne

lub naturalne substancje mineralne o dużej
twardości, stosowane do wytwarzania
ścierniwa i past ściernych. Materiały ścierne
dzięki swej twardości są stosowane do
obróbki mechanicznej ( zdzierania,
szlifowania, dogładzania ) innych ciał
stałych, zwykle mniej twardych.

• Stosowane do obróbki: drewna , metalu,

szkła,
tworzyw sztucznych i kamienia.

• Materiałem ściernym nazywa się sztuczne

• Stosowane do obróbki: drewna , metalu,

szkła,
tworzyw sztucznych i kamienia.

ŚCIERNIWO

•

Ścierniwo

jest to materiał ścierny

rozdrobniony na ziarna określonej
wielkości. Podczas rozdrabniania
powstają nieregularne ziarna ścierne
o najrozmaitszych formach
geometrycznych, najczęściej o różnej
budowie wewnętrznej i
wytrzymałości, zróżnicowanej
ostrości krawędzi i różnym
zaokrągleniu wierzchołków

Kor

und

Kor

und

Ścierniwo

piaskowania

Ścierniwo

piaskowania

PASTA

ŚCIERNA

PASTA

ŚCIERNA

• To mieszanina drobnoziarnistego materiału

ściernego i substancji wiążących (spoiwa),
o konsystencji stałej, półciekłej lub ciekłej.

• Do najczęściej spotykanych materiałów ściernych

w pastach ściernych zalicza się: korund,
elektrokorund szlachetny, tlenek żelazowy, baryt,
kredę, tryplę, węglik krzemu, tlenek chromowy i
wapno wiedeńskie.

• Rozróżnia się pasty ścierne: grube - do usuwania

śladów obróbki narzędziami skrawającymi,
średnie - stosowane np. przy docieraniu, oraz
drobne - np. tzw. pasta polerska, stosowana do
polerowania.

ZIARNO

ŚCIERNE

ZIARNO

ŚCIERNE

• Ziarno ścierne

jest to element materiału

ściernego

jego rozdrobnieniu.

Mikroziarno to ziarno o wielkości
mniejszej niż 60 µm.

Ziarna ścierne klasyfikuje się ze względu na:

WIELKOŚĆ ZIARNA
 KSZTAŁT GEOMETRYCZNY
 WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE

Wielkość

Ziarna

Wielkość

Ziarna

• Wielkość ziarna

(ziarnistość, granulacja) – to podstawowy parametr określający

ziarna ścierne. Ziarna materiału ściernego w wyniku rozdrobnienia pękają zawsze
według określonych płaszczyzn łupania. Mają w związku z tym kształty zbliżone
do graniastosłupów o podstawie trójkątnej lub czworokątnej, ostrosłupów o takiej
samej podstawie, ośmiościanów oraz sześcianów.

• pełny zakres oferowanych ziarnistości materiałów ściernych zawiera się w

granicach od P12 do P5000.

• Wielkość ziarna

określana jest umownie i ujednoliconą normą międzynarodową

FEPA (Stowarzyszenie Europejskich Wytwórców Wyrobów Ściernych) oraz
oznaczana literą „P” na podkładzie przed numerem granulacji. Spełnianie przez
ziarno normy FEPA oznacza, że jego wielkość dla danej granulacji nie jest
większa niż określona w normie. W praktyce oznacza, że szlifując granulacją
„P80” uzyskujemy stały i jednakowy poziom zarysowań szlifowanej powierzchni.

• w Polsce w tym zakresie obowiązuje norma PN-76/M-59107. Za

charakterystyczny wymiar przyjmuje się szerokość ziarna podaną w milimetrach.
Jest ona kryterium kwalifikacji ziarna do określonej wielkości i grupy. Natomiast
numer ziarna, czyli ziarnistość materiału ściernego, jest wielkością umowną, np.
symbol „P80” oznacza zakres charakterystycznych wymiarów ziaren od 212 mm
do 180 µm.

KSZTAŁT

GEOMETRYCZNY

KSZTAŁT

GEOMETRYCZNY

•Ma duży wpływ na wytrzymałość ziaren ściernych,

ich zdolność skrawną i siłę wiązania ze spoiwem.
Kształt ziaren ściernych wpływa również na
przeznaczenie i jakość narzędzi ściernych.

Ze względu na kształt rozróżnia się :

 ziarna izometryczne – najbardziej wytrzymałe i

przeznaczone do produkcji narzędzi

 mieczykowate – używane na narzędzia ścierne

nasypowe

Właściwości

mechaniczne

Właściwości

mechaniczne

• Decydują o trwałości i zdolności skrawnej, a także o jakości

użytkowej narzędzi ściernych.

Wskaźniki określające właściwości

mechaniczne:

 Mikrotwardość, mierzona metodą Vickersa i Knoopa
 Wytrzymałość statyczna na ściskanie, określona w próbie

statycznego pojedynczych ziaren,

 Odporność udarowa – czyli odporność na rozdrabnianie

udarowe, określana metodą miotania ziarnami, za pomocą
sprężonego powietrza, o twardą powierzchnię w komorze
roboczej,

 wytrzymałość zmęczeniowa – określana przy zmiennych

obciążeniach mechanicznych ściskających,

 wytrzymałość na zmęczenie cieplne

Właściwości Użytkowe

• Zdolność skrawna pojedynczych ziaren. O jakości narzędzi

spojonych decyduje także zwilżalność i spiekalność.

• Zwilżalność ścierniwa

jest właściwością ważną ze

względu na procesy zachodzące między spoiwem a
ziarnem podczas produkcji narzędzi ściernych. Im większa
zwilżalność, tym lepsze przyleganie spoiwa do ziaren.

• Spiekalność ścierniwa

charakteryzuje siłę wiązania się

przylegających do siebie ziaren po ich ogrzaniu do
odpowiedniej temperatury, niższej niż temperatura
topnienia ziaren. Stopień spieczenia ziarna wpływa na
wytrzymałość i twardość ściernic ceramicznych oraz na

właściwości

eksploatacyjne, jak: zużycie, siły

szlifowania, temperatura i chropowatość powierzchni
szlifowanej. Ze wzrostem spiekalności ziarna zwiększają
się siły wiązania w ściernicach.

PODZIAŁ MATERIAŁÓW

ŚCIERNYCH ZE WZGLĘDU NA

POCHODZENIE:

PODZIAŁ MATERIAŁÓW

ŚCIERNYCH ZE WZGLĘDU NA

POCHODZENIE:

NATURALNE

 Diament
 Korund
 Szmergiel
 Kwarc
 Pumeks

SZTUCZNE

• Elektrokorund
• Węglik krzemu
• Węglik boru
• Azotek boru (borazon)
• Diament sztuczny

DIAMENT

• Diament - węgiel w postaci krystalicznej. Jest

jednym z najtwardszych materiałów ściernych i
stosowane są w postaci ziaren i mikroziaren
ściernych do szlifowania i przecinania diamentów,
rubinów i bardzo twardych materiałów.
Diamentowe materiały ścierne używane są także
do docierania. Większe kryształy diamentów
wykorzystuje się do równania i obciągania
narzędzi ściernych. Obecnie coraz częściej
stosowane są diamenty sztuczne, które to w
niczym nie ustępują diamentowi naturalnemu.

• nieszlifowanych

, zwanych inaczej dresserami,

służących do ostrzenia wszelkich ściernic korundowych i
karbokorundowych, wykonywanych z surowca
diamentowego niższej klasy tj. z wewnętrznymi
wrodzonymi pęknięciami struktury kamienia, oraz
wtrąceniami chemicznymi jak: węgliki, azotki itd.

• szlifowanych,

będących narzędziami specjalnymi,

służącymi do obciągania ściernic w różnego rodzaju
szlifierkach, używanych do obróbki końcowej wyrobów i
wykonywanych z najczystszych kryształów diamentów
technicznych naturalnych najwyższej jakości, bez wad
widocznych pod dziesięciokrotnym powiększeniem.

Mniejsze ziarna stosuje do wyrobu ściernic, a najmniejsze, w

postaci proszku do wyrobu past polerskich.

DIAMENT

Korund

• tlenek glinu, (Al

), minerał

krystalizujący w układzie
trygonalnym (sieć romboedryczna),
o dużej twardości, otrzymywany
również syntetycznie.

• Odmiany przezroczyste są używane

jako kamienie ozdobne (czerwony
rubin, niebieski szafir, biały szafir,
czyli bezbarwny leukoszafir,
fioletowy ametyst orientalny),
korund drobnoziarnisty (szmergiel)
zaś służy jako materiał ścierny.

Szmergi

•

1. geol. (niem. Schmergel) skała metamorficzna
składająca się gł. z kryształów drobnoziarnistego
albo zbitego korundu i hematytu, Jest to produkt
przeobrażenia skał osadowych bogatych w glin,
stosowana jako materiał ścierny i polerujący.

•

2. technol. papier lub płótno pociągnięte
lepiszczem, do którego przyklejone są ziarna
materiału ściernego. Jest stosowany do
polerowania drewna, metalu jako papier ścierny,
płótno ścierne.

Kwarc

•Kwarc

(SiO

), najbardziej pospolity minerał budujący skorupę

ziemską. Występuje w postaci prawidłowych kryształów, skupień
ziarnistych lub skrytokrystalicznych (chalcedon). Bezbarwny
(kryształ górski) lub rozmaicie zabarwiony, tworzy odmiany
przezroczysta lub przeświecające, cenione jako kamienie
półszlachetne: fioletowy – ametyst, żółty – cytryn,
ciemnobrunatny – kwarc zadymiony, czarny – morion i inne,
twardy, kruchy.

•Kwarc jest stosowany:
przy produkcji materiałów ściernych,
w przemyśle ceramicznym, szklarskim, budowlanym, optycznym,

elektronicznym

stanowi ważny składnik sprzętu medycznego i naukowego –

chociaż zastępowany jest kwarcem syntetycznym,

służy do wyrobu detergentów, farb, pasty do zębów,
stosowany w jubilerstwie jako kamień ozdobny i jubilerski

Kwarc

Pumeks

• to wulkaniczna skała magmowa

zbudowana z porowatego
(ponad 50% porów) szkliwa
wulkanicznego powstałego z
silnie gazującej, pienistej lawy.
Ma szklistą, drobnoziarnistą
strukturę. Powstaje głównie z
kwaśnych odmian lawy

• stosowana do szlifowania,

polerowania, jako element
filtracyjny lub izolacyjny.

• porowate tworzywo sztuczne w

formie kostki stosowane do
ścierania warstwy zgrubiałego
naskórka.

Elektrokorun

• otrzymuje się przez wytapianie

naturalnych rud boksytowych w piecach
elektrycznych w temperaturze około
2000'C. Boksyty są to gliny składające
się głównie z tlenków aluminium i
pewnych domieszek. Zależnie od
zawartości tlenku glinu rozróżniamy
elektrokorund szlachetny(99A),
półszlachetny(97A) i zwykły(95A)

• elektrokorund zwykły, oznaczany symbolem 95A, zawierający

95% Al

i mający barwę brązową lub szaroniebieską. Jest to

najmniej kruchy i najbardziej ciągliwy elektrokorund.
Stosowany jest go do obróbki stali (C<0.5%), staliwa, żeliwa
ciągliwego oraz materiałów nieżelaznych w operacjach
szlifowania zgrubnego i szlifowania w ciężkich warunkach
pracy przy stosunkowo dużych głębokościach skrawania.

• elektrokorund półszlachetny, oznaczany symbolem 97A,

zawierający 97.5% Al

i mający barwę szarą. Stosowany jest

do obróbki stali węglowych i stali stopowych o zawartości
C=0,5% i twardości do 60 HRC

• elektrokorund szlachetny, oznaczany symbolem 99A,

zawierający min. 98.5% Al

i mający barwę białą. Jest

najbardziej łupliwy i kruchy z elektrokorundów. Ma bardzo
dobre własności skrawne. Stosowany jest do produkcji narzędzi
ściernych przeznaczonych do obróbki precyzyjnej twardych
stali (stale węglowe i stale stopowe o zawartości C>0,5%
i twardości powyżej 62HRC) wszędzie tam, gdzie przedmiot
szlifowany nie powinien nagrzewać się i przepalać m.in. do
precyzyjnego szlifowania i ostrzenie narzędzi, szlifowania
płaszczyzn, otworów i wałków, szlifowania gwintów i kół
zębatych.

Elektrokorund

Węglik krzemu (Karborund)

• powszechnie znany pod nazwą karborundu,

produkowany jest w piecach elektrycznych
w temperaturze 2000'C. Rozróżniamy dwa
rodzaje węglika krzemu: węglik krzemu
zielony 99C i węglik krzemu czarny 98C.

• Narzędzia ścierne z węglika krzemu

stosowane są do obróbki do materiałów o
małej wytrzymałości na rozciąganie (np.
aluminium, żeliwo) oraz materiałów
twardych, lecz kruchych, jak węgliki
spiekane i szkło.

• Karborund jest syntetycznym materiałem

ściernym składającym się z krystalicznego
węglika krzemu (SiC). Ma twardość 9.5 w skali
Mohsa. Występuje w dwóch odmianach:

• węglik krzemu zielony, oznaczany symbolem

99C, zawierający 99.66% SiC i mający barwę
ciemnozieloną. Stosowany jest do obróbki stali
szybkotnących, stali narzędziowych, węglików
spiekanych i ceramiki.

• węglik krzemu czarny, oznaczany symbolem

98C, zawierający 98.26% SiC i mający barwę
czarną. Stosowany jest do zgrubnego szlifowania
odlewów z twardego i kruchego żeliwa białego ,
do obróbki żeliwa szarego oraz żeliw w stanie
utwardzonym, węglików spiekanych, metali
kolorowych, tworzyw sztucznych, skóry, gumy
oraz kamienia i betonu.

Węglik krzemu (Karborund)

Węglik boru

• Otrzymywany jest na drodze

elektrotermicznej z mieszaniny bezwodnika
kwasu borowego i węgla. Z uwagi na dużą
kruchość stosowany jest wyłącznie w pastach
do polerowania.

Regularny azotek boru (borazon)

• Jest związkiem azotu i boru o zabarwieniu

czarnym lub brązowym. Twardość azotku
boru jest tylko nieznacznie niższa od
twardości diamentu, wskutek czego znajduje
on coraz szersze zastosowanie w obróbce
ściernej.

• Podstawową zaletą borazonu w stosunku do

diamentu jest jego znacznie wyższa
odporność
na działanie wysokich temperatur.

Diament sztuczny

• Diament syntetyczny – otrzymuje się go

w procesie łączenia grafitu i katalizatora
(najczęściej żelazo, nikiel, kobalt) w
specjalnych trudnotopliwych komorach ,
przy zastosowaniu wysokiego ciśnienia i
wysokiej temperatury. Przy zmianie
warunków syntezy można otrzymać
odmienne gatunki diamentów różniące
się: kształtem, charakterem powierzchni,
wytrzymałością,
kruchością i wielkością ziaren.

Materiały

narzędzia

ścierne

Materiały

narzędzia

ścierne

• Obróbka ścierna jest odmianą obróbki, skrawaniem, w której usuwanie

materiału obrabianego odbywa się przy użyciu narzędzi ściernych lub wręcz
luźnych ziaren. Ziarna te, luźne lub spojone, stają się mikroostrzami
usuwającymi mikrowióry, przy czym geometria tych ziaren nie jest określona, a
proces skrawania ma losowy charakter.

• We wszystkich typach narzędzi występują materiały ścierne, zwane ścierniwami.

Są to substancje mineralne, które po rozdrobnieniu mają właściwości ostrzy
skrawających. Dotychczas wyroby ścierne produkowane są z substancji
krystalicznych wytwarzanych sztucznie oraz w niewielkich ilościach z
naturalnych substancji mineralnych.

• Najczęściej w produkcji wyrobów ściernych stosowane są takie substancje

sztuczne jak:

 elektrokorund, krystaliczny tlenek glinu Al

 karborund, węglik krzemu SiC,
 diament syntetyczny,
 regularny azotek boru (CBN - cubic boron nitride)

 W przypadku substancji naturalnych jako ścierniwa stosuje się:

 diament,
 korund, szmergiel
 kwarc,
 krzemień lub granat

 A jako materiału polerskiego:

 tlenek berylu,
 pumeks,
 tlenek chromu, żelaza, cynku
 Kaolin,
 Kreda,
 baryt,
 talk,
 wapno wiedeńskie

Materiały i narzędzia ścierne

• Materiały ścierne można stosować do

obróbki ręcznej lub przy użyciu
elektronarzędzi: wiertarek czy szlifierek.
Wszystkie są oznaczone numerem, który
określa grubość ziaren. Im ten numer
wyższy, tym ziarna drobniejsze.

Materiały i narzędzia

ścierne

Materiały i narzędzia

ścierne

Narzędzia ścierne dzielą

się na:

Narzędzia ścierne dzielą

się na:

•narzędzia spojone

(spoiwo wiąże ziarna materiału ściernego w zwartą

całość) – są to ściernice o kształcie brył obrotowych, segmenty ścierne oraz
osełki ścierne (nazywane pilnikami ściernymi).

•narzędzia nasypowe

(arkusze, taśmy, krążki z papieru, tkaniny itp., na

których przyklejono warstwę materiału ściernego).

•pasty ścierne i polerskie

stanowiące zawiesinę drobnoziarnistego

(naturalnego lub sztucznego) materiału ściernego w ośrodku o konsystencji
ciekłej lub stałej.

Przykłady narzędzi

spojonych

Przykłady narzędzi

spojonych

•Osełka

- narzędzie ścierne

służące do szlifowania,
najczęściej do ostrzenia narzędzi,
np. noży; wytwarzana z kamieni
ściernych ( np. piaskowca ) lub z
ziaren ściernych ( diament,
korund, kwarc, elektrokorund,
węglik krzemu, węglik boru)
połączonych spoiwem
ceramicznym.

•Wodoodporny papier
ścierny

do polerowania

metalu na mokro, ma
bardzo drobne uziarnienie
(numery od 200 do
powyżej 2000

)

Ściernice Diamentowe

• Przeznaczone do pracy na mokro.

Przystosowane do nacisku maszynowego, nie
są elastyczne. Stosowane do ścierania i
polerowana granitu lub marmuru

Ściernice Diamentowe

• Przeznaczone do pracy na mokro.

Przystosowane do nacisku maszynowego, nie
są elastyczne. Stosowane do ścierania i
polerowana granitu lub marmuru

Przykłady narzędzi spojonych

• Ściernice syntetyczne
o Produkowane są w granulacjach jak magnezytowe

dodatkowo z polerem do granitu

• Ściernice polerskie
o pracujące na mokro przeznaczone do końcowej obróbki

(nabłyszczenie),marmuru

o mocowanie na uchwyt ślimakowy do szlifierek kątowych.

Przykłady narzędzi spojonych

• papier ścierny w rolkach –

różnej szerokości (9,5; 11,5 i 20
cm – te ostatnie stosuje się do
cyklinowania), sprzedawany na
metry, może być na podkładzie
papierowym lub płóciennym.

• papier ścierny w
arkuszach – znajduje
szerokie zastosowanie do
obróbki ręcznej oraz przy
użyciu maszyn ręcznych.
Artykuły ścierne w tej
grupie przeznaczone są do
szlifowania na sucho i na
mokro;

Przykłady narzędzi nasypowych