Wykłady
 Nauka o materiałach
I Rok WIMiR
MATERIAA
Y ÅšCIERNE
I NARZ
DZIOWE
MATERIAA
Y ÅšCIERNE
Materiały ścierne są to ciała stałe, które po rozdrobnieniu służą,
bezpośrednio w postaci ziaren, do obróbki mechanicznej innych ciał
stałych, lub też używane są do wytwarzania narzędzi szlifierskich.
Naturalne
Diament, korund, kwarc, granaty, krzemionka.....
Syntetyczne
Diament, azotek boru (borazon), węglik boru, węglik krzemu,
węgliki metali przejściowych grup IV  VI, elektrokorund.....
MATERIAA
Y POLERSKIE
Ziarna materiałów polerskich stosowane są do wytwarzania wyrobów i
materiałów służących wygładzaniu powierzchni szlifowanych.
Naturalne
Pumeks, kreda, baryt, talk....
Syntetyczne
Tlenki żelaza, tlenki chromu, tlenek glinu, krzemionka bezpostaciowa.....
WA
AÅšCIWOÅšCI MATERIAA
ÓW ŚCIERNYCH
Twardość
Materiał Twardość [kN/mm2]
Ä…-Al2O3 14 - 16
B4C 29 - 31
SiC 23 - 25
TiC 21 - 22
WC 20  22
Diament naturalny 60 - 100
Diament syntetyczny 50  90
Azotek boru CBN 45 - 50
WYROBY ÅšCIERNE
Spiekane wyroby ceramiczne
Åšciernice
Pilniki ścierne
Segmenty ścierne
Osełki ścierne
Nie kształtowane wyroby ścierne
Nasypowe materiały ścierne
Pasty ścierne
Zawiesiny i emulsje ścierne i polerskie
CHARAKTERYSTYKA OBRÓBKI ŚCIERNEJ
Szczegóły A i B
Ä…  kÄ…t przyÅ‚ożenia, Å‚  kÄ…t natarcia, ²  kÄ…t ostrza
TWORZENIE WIÓRA W OBRÓBCE ŚCIERNEJ
Faza I  ziarno uderza w materiał odkształcając go sprężyście
Faza II  wzrost nacisku powoduje odkształcenie plastyczne i
ziarno zagłębia się w materiał
Faza III  po osiągnięciu głębokości h rozpoczyna się
kształtowanie wióra i wypływki, h  nominalna głębokość
zagłębienia ziarna, hr  rzeczywista głębokość skrawania.
BUDOWA ÅšCIERNIC
Vcałkowita = Vziarna + Vspoiwa + Vporów
Właściwości tworzywa uzależnione są od :
1. Właściwości materiału ściernego
2. Właściwości spoiwa
3. Relacji objętościowych faz budujących
STRUKTURA NARZ
DZI ÅšCIERNYCH
Struktura N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Vz % ob. ziaren
62 60 58 55 54 52 50 48 46 44 42 40 38
ściernych
0kreślenie
ZWARTA ÅšREDNIA OTWARTA
struktury
VZ = [ 62  2N ] %
TWARDOŚĆ NARZ
DZI ÅšCIERNYCH
Twardość ściernicy jest to opór jaki stawia ziarno ścierne przy
wykruszaniu go z materiału. Twardość ściernicy jest uzależniona od
wytrzymałości spoiwa i jego ilości.
Twardość narzędzi ściernych oznacza się literami E  Z
Oznaczenie twardości
Oznaczenie
E,F,G H,I,J,K L,M,N,O P,Q,R,S T,U,W,Z
twardości
Określenie Bardzo Średnio Bardzo
Miękkie Twarde
ściernicy Miękkie Twarde twarde
Związek pomiędzy udziałami objętościowymi faz pozwala na
powiązanie twardości z porowatością ściernicy.
VP = [ 46.5  1.5t ] %
Twardość
G H I J K L M N O P Q R S T
ściernicy
Wskaz
nik
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
twardości t
%
porowatości 46,5 45 43,5 42 40,5 39 37,5 36 34,5 33 31,5 30 28,5 27
ściernicy
SCHEMAT PRODUKCJI WYROBÓW ŚCIERNYCH
Surowce
Ziarno ścierne Spoiwo Płyny technologiczne
Dozowanie
Mieszanie
Przecieranie
Dozowanie masy
Zasypywanie Formy
Prasowanie
Suszenie
Wypalanie
Obróbka mechaniczna
Płaszczyzn czołowych Obwodów
Kontrola końcowa
Badanie
wymiarów wyważenia twardości wytrzymałości
ÅšCIERNICE DIAMENTOWE
Koncentracja diamentu
Określa udział ziarna w materiale skrawającym. Określona jest w
karatach metrycznych na cm3 materiału.
Ilość ziarna diamentowego
Oznaczenie
Udział
koncentracji
Karat/cm3 objętościowy
%
25 1,1 6,3
38 1,66 9,5
50 2,2 12,5
75 3,3 18,8
100 4,4 25
125 5,5 31,3
Zalecane koncentracje diamentu lub regularnego azotku boru
w zależności od rodzaju obróbki i spoiwa ściernicy.
SPOIWO
Najbardziej rozpowszechnione są ściernice o spoiwie żywicznym,
najczęściej z żywic termoutwardzalnych fenolowo-
formaldehydowych  miękkie twardość do 100 HB
Spoiwa ceramiczne na bazie spieków szklanokrystalicznych
twardość ściernic może osiągać 150 HB  ściernice te mogą pracować
bez chłodzenia
Spoiwa metaliczne  najbardziej trwałe  twardość do 250 HB z
uwagi na mechanizmy niszczenia adhezyjnego bezwzględnie
wymagają chłodzenia.
Spoiwa galwaniczne.
TWARDOŚĆ
Twardość ściernicy zależy od wytrzymałości spoiwa oraz od koncentracji i
wielkości ziarna. Jest tym większa im większy jest udział objętościowy spoiwa i
im drobniejsze jest ziarno.
Wyróżnia się 5 klas twardości
H  bardzo miękkie
K  miękkie
M  średnie
P  twarde
T  bardzo twarde
Przy doborze ściernic diamentowych i borazonowych stosuje się zasadę
analogiczną jak w przypadku ściernic konwencjonalnych:
Do szlifowania materiałów twardych używa się ściernic miękkich
Do szlifowania materiałów miękkich używa się ściernic twardych
MATERIAA
Y NARZ
DZIOWE
STRUKTURA ZUŻYCIA MATERIAA
ÓW
NARZ
DZIOWYCH
JAKOŚĆ MATERIAA
ÓW NARZ
DZIOWYCH
DLACZEGO CERAMIKA ?
CERMETALE
a)
b)
Mikrostruktura cermetali:
a - WC-Co,
b - (WC-TiC-TaC)-Co,
wytwarzanych przez firmÄ™
Baildonit.
Płytki skrawające Narzędzia skrawające
Zęby koronek wiertniczych Dysze do obróbki erozyjnej
NARZ
DZIA DIAMENTOWE I BORAZONOWE
Układ równowagi fazowej węgla
N  zakres krystalizacji naturalnego diamentu A1, A2, A3  Zakres syntezy
wysokociśnieniowej, katalizowanej A1- kobaltem lub niklem, A2  katalizowanej
miedziÄ… cynkiem lub germanem, A3  katalizowanej krzemianami. C1-C2 zakres
bezpośredniej przemiany grafitu w diament. C3  zakres przemiany
węglowodorów w diament, C4  zakres przemiany fulerenów C60 w diament
polikrystaliczny. D zakres niskociśnieniowych metod syntezy.
SYNTEZA DIAMENTU I CBN
Komora z kowadłami sferycznymi
Komora wielokowadłowa -
typu Bridgmena
kubiczna
1  matryca, 2  osłona pirofilitowa,
1  płyta prasy, 2  płyta przenosząca
3  pierścień uszczelniający z
nacisk, 3  nieruchomy stempel, 4 
pirofilitu, 4  wkład reakcyjny, 5 
ruchome stemple, 5  strefa reakcji,
stempel, 6  płyty prasy, A  Kowadło
6  tulejka ceramiczna, 7  wkładki
węglikowe, B  stalowe pierścienie
pirofilitowe
zaciskajÄ…ce.
WYSOKOCIŚNIENIOWE WYTWARZANIE SPIEKÓW
POLIKRYSTALICZNYCH
Komora spiekania z kowadłami
Wkład reakcyjny do spiekania
sferycznymi
ciśnieniowego
1  matryca, (A  kowadło
1  PÅ‚ytka kontaktowa z Mo, 2  folia z Ti
węglikowe, B pierścienie
lub Zr, 3  grzejnik, 4  materiał spiekany,
zaciskające kowadło),
5  Przekładka z Mo, 6  osłona
pirofilitowa, 7  przekładka grafitowa, 8
2  osłona pirofilitowa, 3 
 krążek pirofilitowy, wkład molibdenowy
pierścień uszczelniający z
wyrównujący rozkład temperatury.
pirofilitu, 4  wkład reakcyjny, 5
 stempel, 6  płyty prasy
DIAMENTOWE OSTRZE SKRAWAJ
CE (PCD)
LITERATURA do wykładu
1. R. Pamuch, Współczesne materiały ceramiczne, Wyd. AGH,
Kraków, 2005
2. E. Jankowski, S. Skupiński, Materiały i wyroby ścierne WNT
1966
3. L. Jaworska, Wysokociśnieniowe spiekanie proszków
diamentowych, Zeszyty naukowe IOS nr 82, 2002