DOBÓR ŚCIERNIC
1. CHARAKTERYSTYKA MATERIAA
ÓW ŚCIERNYCH.
Ze względu na charakter pracy ściernicy, materiał ścierny powinien charakteryzować
się następującymi właściwościami:
odpornością na ścieranie,
dużą twardością,
dużą wytrzymałością na zginanie i ściskanie,
ostrymi krawędziami i narożami ziaren,
dobrą łupliwością,
dobrą przewodnością cieplną,
odpornością na wysoką temperaturę.
Do najczęściej stosowanych i używanych materiałów ściernych zalicza się:
Elektrokorund  jest materiałem sztucznym otrzymywanym z elektrokorundu naturalnego.
W zależności od zawartości tlenku glinu (Al2O3) elektrokorund ma różne zabarwienie,
strukturę
i właściwości. Najczęściej stosowanymi odmianami elektrokorundu są:
elektrokorund zwykły (zawiera poniżej 90% Al2O3)  używany tylko do wyrobu
narzędzi do zgrubnych i mało dokładnych operacji  oznaczenie 95A.
elektrokorund półszlachetny (91  96% Al2O3) o barwie ciemnoczerwonej lub
brunatnej  oznaczenie 97A.
elektrokorund szlachetny (97  99% Al2O3) o barwie białej lub lekko różowej.
Dzięki wysokiej twardości, wytrzymałości i ostrym krawędziom ziarna
elektrokorundu białego są bardzo dobrym materiałem ściernym - oznaczenie 99A.
elektrokorund chromowy (minimum 97% Al2O3). Dodanie w procesie wytwarzania
tlenku chromu powoduje znaczny wzrost właściwości mechanicznych.
elektrokorund cyrkonowy (o zawartości do 40% ZrO2) - ściernice tego typu ze
spoiwem żywicznym stosowane są do szlifowania zgrubnego przy dużych naciskach,
ze zwiększonymi prędkościami oraz do obróbki stali nierdzewnych
i wysokostopowych.
Twardość elektrokorundu wg. Skali Mohsa wynosi 9, a wg. Metody Knoopa HK
= 16.35 � 21.5 GPa
Węglik krzemu SiC (karborund) jest kolejnym powszechnie stosowanym materiałem
ściernym o twardości 9,5 wg Mohsa, a wg. Knoopa HK=24,5 GPa. Wyróżnia się węglik
krzemu zielony i czarny oznaczone kolejno 99C i 98C. Węglik krzemu zielony zawiera
minimum 98% SiC, posiada większą twardość od czarnego, ale jest bardzo kruchy i
łupliwy. Zdolność ścierna zielonego jest o około 20 razy większa niż czarnego. Pod
względem twardości ustępuje tylko diamentowi i CBN. Ściernice z zielonego SiC
stosowane są do szlifowania narzędzi ze stali szybkotnącej, węglików spiekanych, ceramiki
i do obciągania ściernic.
Węglik krzemu czarny zawiera 95% SiC jest o mniejszej twardości i większej udarności.
Narzędzia z czarnego węglika krzemu stosowane są do szlifowania żeliwa szarego,
niemetali, szkła, tworzyw sztucznych, gumy i skóry.
Diament jest jedną z alotropowych postaci węgla o twardości wg. Mohsa 10, a wg. Knoopa
HK=70 GPa. Charakteryzuje się niezwykle wysoką odpornością na ścieranie, a jego ostre
krawędzie długo zachowują swoje własności skrawne. Możemy wyróżnić diament w
postaci naturalnej bądz
syntetycznej. Diament stosowany jest do szlifowania węglików
spiekanych, ceramiki, szkła, krzemu. Granica odporności cieplnej diamentu wynosi 800oC,
co jest jego wadą.
Regularny azotek boru (CBN) jest to związek chemiczny boru i azotu o właściwościach
fizycznych zbliżonych do właściwości diamentu, lecz o większej odporności na wysoką
temperaturę. Jego twardość jest nico mniejsza od diamentu i wynosi wg. Knoopa
HK=47GPa. Stosowany jest na ściernice do szlifowania stali szybkotnącej i innych
materiałów narzędziowych, nie nadaje się do obróbki twardych i kruchych materiałów jak
WC, szkło, ceramika. Do zalet CBN można zaliczyć dużą odporność na zużycie i dużą
wydajność oraz niską temperaturę szlifowania.
2. CHARAKTERYSTYKA SPOIW
Spoiwo jest składnikiem ściernic a jego zadaniem jest powiązanie poszczególnych
ziaren ściernych w porowate ciało stałe. Spoiwo powinno cechować się:
odpowiednią wytrzymałością w zależności od zastosowanego materiału ściernego
odpornością na wpływy chemiczne i wilgoć,
zdolnością do tworzenia porów spełniających rolę rowków wiórowych.
Do najczęściej stosowanych spoiw zalicza się:
ceramiczne
magnezowe
krzemianowe
żywice naturalne
żywice sztuczne
gumowe
metalowe spiekane
metalowe galwaniczne
klejowe
klejowo żywiczne
Spoiwa ceramiczne są odporne na zmiany temperatur i na działanie ługów i olejów. Są
niewrażliwe na wilgoć, co pozwala stosować je przy szlifowaniu z obfitym chłodzeniem.
Stosowane są do wszystkich materiałów ściernych.
Spoiwa żywiczne mają dużą wytrzymałość, elastyczność oraz właściwości polerowania
powierzchni szlifowanej. Wadą spoiw żywicznych jest wrażliwość na działanie chłodziw
zawierających zasady oraz na temperaturę (200 � 250 �C). Mają zastosowanie w ściernicach
konwencjonalnych i diamentowych w obróbce zgrubnej, a także w operacjach związanych
z wygładzaniem powierzchni.
Spoiwa gumowe wykazują dużą elastyczność oraz dużą wytrzymałość na rozciąganie i
zginanie. Spoiwa tego typu są mało odporne na działanie ciepła, gdyż miękną już powyżej
150�C. Stosowane są do wyrobu ściernic przeznaczonych do cięcia, szlifowania
powierzchni kształtowych, gwintów, oraz bardzo gładkiego wykończenia powierzchni.
Spoiwa metalowe stosowane są do wyrobu ściernic z materiałów supertwardych i wykazują
dużą wytrzymałością na obciążenia mechaniczne, cieplne i chemiczne. Spoiwa metalowe
mogą być spiekane lub nanoszone w wyniku elektrolizy  spoiwa galwaniczne.
3. STRUKTURA ŚCIERNICY.
Ponieważ metodą ścierną obrabia się części o różnych kształtach i wymiarach, a przy
tym takie same powierzchnie w takich samych przedmiotach mogą być kształtowane
z zastosowaniem różnych odmian kinematycznych, więc i narzędzia do obróbki ściernej są
bardzo zróżnicowane pod względem kształtów i wymiarów.
Ściernicą nazywamy bryłę o ustalonym kształcie i wymiarach, w której ziarna ścierne są
związane w sposób dostatecznie trwały za pomocą spoiwa.
Strukturą narzędzia nazywamy procentowy udział ziaren ściernych w objętości całej
ściernicy.
W zależności od frakcji ziarna oraz udziału ścierniwa możemy wyróżnić strukturę ściernic:
zwartą, średnią, otwartą. Ściernice o równej twardości i różnej strukturze mają jednakową
względną objętość porów, różnią się jednak ilością i wielkością komórek porowych.
Ściernice
o strukturze zwartej mają dużą liczbę małych porów, a o strukturze otwartej - małą liczbę
dużych porów.
Struktura ściernicy.
4. TWARDOŚĆ ŚCIERNICY.
Twardością ściernicy nazywamy opór, który stawia spoiwo wiążące ziarna ścierne w
masę ściernicy, przeciw wykruszaniu ziaren pod działaniem sił zewnętrznych. Twardość
ściernicy nie zależy od twardości materiału ściernego, lecz od spoiwa, tzn. od siły, z jaką
utrzymuje ono w sobie ziarna materiału ściernego. Im mocniej ziarna są osadzone w
spoiwie, tym większa siła jest potrzebna by je stamtąd wyrwać. Spoiwo powinno dopóty
utrzymywać ziarno, dopóki jest ono ostre.
Twardość ściernic oznacza się za pomocą symboli literowych. Twardość ściernicy zależy od
właściwości wytrzymałościowych spoiwa i od grubości warstewek wiązania łączącego
poszczególne ziarna. Im większa jest zawartość spoiwa w objętości ściernicy, tym większa
jest jej twardość. Przy większej zawartości spoiwa objętość porów jest mniejsza. Można
więc powiedzieć, że twardość ściernicy jest tym większa, im mniejsza jest objętość porów
w stosunku do objętości całego narzędzia.
Twardość Oznaczenie Wskaz
nik t Objętość porów Vp %
bardzo miękkie E 0 49,5
F 1 48,0
G 2 46,5
miękkie H 3 45,0
I 4 43,5
J 5 42,0
K 6 40,5
średnie L 7 39,0
M 8 37,5
N 9 36,0
O 10 34,5
twarde P 11 33,0
Q 12 31,5
R 13 30,0
S 14 28,5
bardzo twarde T 15 27,0
U 16 25,5
W 17 24,0
Z 18 22,5
5. WIELKOŚĆ ZIARNA ŚCIERNICY.
Materiał ścierny po zmieleniu sortuje się według wielkości ziaren. Ziarna oznacza się
numerami według charakterystycznych wymiarów (długości - l, szerokości - a i wysokości -
h) najmniejszego prostopadłościanu opisanego na ziarnie.
Wielkość ziaren o szerokości a 53 m określa się metodą przesiewania przez standardowe
sita o znormalizowanej grubości drutu i wielkości oczek. Liczba określająca wielkość ziarna
ściernego oznacza w przybliżeniu liczbę oczek na 1 cal bieżący sita, przez które
przechodziło ziarno, a zatrzymywało się na kolejnym sicie o drobniejszych oczkach.
Wielkość mikroziaren o szerokości a < 53 m określa się metodą sedymentacji
(sedymentacja jest to oddzielanie ciał stałych od cieczy przez wykorzystanie opadania
cząstek ciała stałego pod działaniem siły ciężkości).
6. KSZTAA
T I WYMIARY ŚCIERNICY.
Sposób oznaczania kształtu ściernicy i wszystkich pozostałych cech jest ściśle
określony w polskich normach.
Przykłady kształtów ściernic.
7. OZNACZENIE ŚCIERNIC.
Typowe kodowanie ściernicy składa się z następujących informacji:
typ ściernicy (talerzowa, garnkowa, trzpieniowa, płaskie),
geometrii ściernicy,
rodzaju ścierniwa,
wielkości ziarna,
twardości ściernicy,
struktury,
rodzaju spoiwa.
Poniżej przedstawiono oznaczenie ściernicy konwencjonalnej oraz oznaczenie ściernicy
z materiału supertwardego.
Oznaczenie ściernicy konwencjonalnej.
Oznaczenie ściernicy z materiału supertwardego.