Obróbka ścierna

   Baza Wiedzy

  

	Szlifowanie ścierne | Wygładzanie | Docieranie | Polerowanie | Obróbka strumieniowo-ścierna | Docieranie wibracyjne | Docieranie bębnowe | Materiały na narzędzia ścierne. | Struktura narzędzia ściernego | Twardość narzędzi ściernych | Spoiwa ściernic

Obróbką ścierną nazywa się takie sposoby obróbki skrawaniem, w których proces obróbkowy dokonywany jest za pomocą narzędzi ściernych lub luźnego ścierniwa, tj. narzędzi o nie oznaczonej ściśle liczbie i kształcie ostrzy skrawających, które zamieniają warstwę skrawaną na wióry (lub pył) o wielkości najczęściej niedostrzegalnej gołym okiem i w pewnej części utleniane.
Obróbkę ścierną dzielimy na:

- obróbkę ścierną narzędziami ściernymi,
- obróbkę ścierną luźnym ścierniwem.

Obróbka ścierna narzędziami ściernymi nazywana jest także obróbką ścierniwem związanym. Jest to obróbka za pomocą narzędzi (ściernic) o ustalonym kształcie i wymiarach. Obróbka ścierna luźnym ścierniwem polega na tym, że proces skrawania następuje za pomocą ziaren ściernych, które podczas obróbki mogą zmieniać swoje położenie. Obróbka luźnym ścierniwem może być prowadzona metodą dociskową i metodą kinetyczną. Metoda dociskowa polega na tym, że ziarna ścierne uzyskują chwilowe oparcie i zamocowanie w miękkim lub niejednorodnym materiale narzędzia zwanego docierakiem. W metodzie kinetycznej ziarnom nadaje się taką prędkość, aby nabyta energia kinetyczna wystarczyła do wykonania pracy skrawaniem przy zderzeniu ziarna z materiałem obrabianym.

Obróbkę ścierną narzędziami ściernymi dzielimy na:

- szlifowanie ściernicowe,
- szlifowanie taśmowe,
- gładzenie (bonowanie) - dogładzenie długoskokowe,
- dogładzenie oscylacyjne (dogładzanie krótkoskokowe).
W zakresie obróbki ściernej luźnym ścierniwem rozróżnia się:
- docieranie (np. docieranie zaworów) docierakami lub częściami współpracującymi,
- polerowanie,
- docieranie bębnowe - wykorzystuje się energię ruchu ziaren w bębnie obracającym się,
- obróbkę strumieniowo-ścierną - ziarna rozpędzane są w strumieniu gazów (lub cieczy) i formowane w strumień uderzający w materiał obrabiany (piaskowanie, śrutowanie),
- obróbkę udarowo-ścierną, w której pracę skrawania wykonują ziarna poddane okresowym bardzo szybkozmiennym obciążeniom narzędzia bijaka.

Szlifowanie ścierne

   Baza Wiedzy

  

Szlifowanie ściernicowe jest sposobem obróbki ściernej, w której narzędzie nazywane ściernicą wykonuje główny ruch podstawowy, będący zawsze ruchem obrotowym, natomiast pomocniczy ruch podstawowy może być wykonywany tylko przez przedmiot obrabiany, albo tylko przez ściernicę lub też przez ściernicę i przedmiot obrabiany.
Ze względu na kształt obrabianych powierzchni rozróżnia się:

- szlifowanie powierzchni obrotowych do których zalicza się powierzchnie walcowe, stożkowe i krzywoliniowe powierzchnie obrotowe; wszystkie te powierzchnie mogą występować jako powierzchnie zewnętrzne (wały) lub wewnętrzne ("otwory);
- szlifowanie powierzchni nieobrotowych, które mogą być płaskie lub krzywoliniowe.

Ze względu na sposób mocowania i napędu przedmiotu obrabianego, rozróżnia się w zakresie szlifowania obrotowego:

- szlifowanie kłowe, gdy przedmiot obrabiany zamocowany jest w kłach wrzeciennika i konika lub w uchwycie szlifierskim, a napęd ruchu obrotowego jest przenoszony za pomocą zabieraka;
- szlifowanie bezkłowe, gdy przedmiot obrabiany opiera się lub posuwa po prowadnicy, a ruch pomocniczy obrotowy lub także postępowy nadaje koło tarczowe. Z przeciwnej strony przedmiot obrabiany pozostaje w kontakcie ze ściernicą.

			Szlifowanie kłowe. Szlifowanie bezkłowe. W procesie szlifowania ściernicami bierze udział tylko zewnętrzna warstwa ścierniwa. Jeśli w procesie szlifowania następuje tępienie się ziaren ściernicy, to po osiągnięciu umownego kryterium stępienia ściernica musi być regenerowana przez usunięcie stępionej warstwy ziaren. Zamiast tego można nakładać na powierzchnię walcową tarczy roboczej materiał ścierny, rozłożony równomiernie i zamocowany na taśmach z papieru, płótna lub innych tworzyw. Po zużyciu się ścierniwa taśma zostaje zdjęta i zastąpiona nową. Szlifowanie taśmami ściernymi (lub krótko szlifowanie taśmowe) jest sposobem obróbki za pomocą związanego trwale ścierniwa, przy czym mogą być zastosowane różne układy kinematyczne, ale zawsze ruchem głównym jest ruch taśmy ściernej Szlifowanie taśmami.

Wygładzanie

   Baza Wiedzy

  

Wygładzaniem nazywa się sposób obróbki ściernej, w której proces obróbki jest dokonywany za pomocą narzędzi ściernych, nazywanych osełkami.
W zależności od kinematyki ruchów roboczych oraz przeznaczenia rozróżnia się:

- gładzenie (honowanie), w którym narzędzie wykonuje ruch obrotowy i prostoliniowo-zwrotny a przedmiot obrabiany nie wykonuje ruchów roboczych; narzędziem do gładzenia jest osełka ścierna; gdy długość skoku ruchu głowicy jest rzędu kilkudziesięciu centymetrów proces nazywamy dogładzaniem długoskokowym;
- dogładzanie oscylacyjne jest to sposób wygładzania, w którym ruchy robocze są następujące:
• ruch oscylacyjny narzędzia, tzn. ruch prostoliniowo-zwrotny o małym skoku i dużej częstości suwów,
• ruch obrotowy obrabianego przedmiotu,
• ruch posuwowy narzędzia lub przedmiotu.

Schemat gładzenia otworów: 1-gładzony element, 2-otwór gładzony, 3-osełki. Schemat dogładzania oscylacyjnego krótkoskokowego: a) dogładzanie wzdłużne, b) dogładzanie względne, c) dogładzanie promieniowe.

Docieranie

   Baza Wiedzy

  

Docieranie jest to sposób obróbki ściernej luźnym ścierniwem, w którym rolę ostrzy skrawających spełniają ziarna ścierne, znajdujące chwilowe oparcie w docierakach, wykonujących funkcję części chwytowej narzędzia. Pod względem kinematycznym docieranie charakteryzuje się różnorodnością ruchów względnych docieraka i obrabianej powierzchni. Pożądane jest jednak, aby poszczególne ziarna nie powtarzały drogi po swoich uprzednich śladach na powierzchni obrobionej.

Polerowanie

   Baza Wiedzy

  

		Proces docierania.

Polerowaniem nazywa się sposoby obróbki wygładzającej, których zasadniczym celem jest nadanie obrabianym przedmiotom nie tylko dużej gładkości powierzchni, ale również połysku.
Polerowanie może być prowadzone sposobem:

- ściernym,
- chemicznym,
- elektrochemicznym.

Funkcję narzędzia przy polerowaniu ściernym spełniają ścierne pasty polerskie nakładane na tarcze polerskie. W procesie polerowania ściernego wygładzanie powierzchni nie jest powodowane wyłącznie skrawaniem. W tym sposobie obróbki wykańczającej znacznie większą rolę niż w omówionych poprzednio odgrywają: tarcie i procesy fizyko-chemiczne. Luźno osadzony proszek ścierny na miękkim podłożu tarczy polerskiej w obecności specjalnych smarów, wywołuje oprócz skrawania silne tarcie. W wyniku tarcia powstaje ciepło, które skoncentrowane w mikroobjętościach wystających części powierzchni obrabianej powoduje ich mięknięcie, płynięcie i rozsmarowywanie. Proces ten powoduje istotne zmniejszenie chropowatości i wygładzenie. Niezależnie od tego, w warunkach tarcia, w obecności tlenu zachodzi nadzwyczaj szybki proces utleniania wierzchniej warstewki metalu. Tlenki te, mając mniejszą twardość od ziaren ściernych, w wyniku tarcia zostają łatwo usuwane. Poza tym większość past polerskich zawiera substancje powierzchniowo aktywne, które przy bardzo małej głębokości skrawania odgrywają bardzo dużą rolę w procesie polerowania (efekt Rebindera).

Obróbka strumieniowo-ścierna

   Baza Wiedzy

  

Obróbka strumieniowo-ścierna jest jednym ze sposobów obróbki ściernej luźnym ścierniwem metodą kinetyczną. Zasada obróbki polega na tym, że w strumieniu płynu (gazu, cieczy lub gazu i cieczy) o dużej prędkości unoszone są ziarna ścierne.
Rozpędzane strumieniem płynu ziarna nabywają tak dużej prędkości, że pomimo swojej niedużej masy ich energia kinetyczna wystarcza do wykonania pracy skrawania. Najstarszą odmianą obróbki strumieniowo-ściemej jest piaskowanie, stosowanie w celu oczyszczenia powierzchni odlewów, odkuwek, przedmiotów po obróbce cieplnej itp. Przykład instalacji do obróbki strumieniowo-ściemej pokazano na rysunku.

Docieranie wibracyjne

   Baza Wiedzy

  

		Instalacja do obróbki strumieniowo-ściernej: 1-komora robocza, 2-dysza, 3-przedmiot obrabiany, 4-zawór, 5-zbiornik.

Docieranie wibracyjne polega na tym, że przedmioty obrabiane umieszcza się w mieszaninie ściernej i razem z nią poddaje się wstrząsom o regulowanej częstości drgań, amplitudzie i kierunku. Służą do tego urządzenia, których typowy schemat przedstawiono na rysunku. W zbiorniku (1), wyłożonym warstwą gumy (2), znajduje się mieszanina ścierna (3), a w niej przedmioty obrabiane (4). Silnik (5) za pomocą przekładni pasowej (6) obraca mimośród (7), który wymusza drgania zbiornika dzięki temu, że jest on wsparty na sprężystych podporach (8). W wyniku docierania usunięta zostaje warstwa wierzchnia obrabianych elementów, a powierzchnia uzyskuje żądaną gładkość zależną od rodzaju i ziarnistości ścierniwa.

Schemat urządzenia do docierania wibracyjnego: 1-zbiornik, 2-warstwa gumy, 3-mieszanina ścierna, 4-elementy obrabiane, 5-silnik, 6-przekładnia pasowa, 7-mimośród, 8-podpory.

Docieranie bębnowe

   Baza Wiedzy

  

Docieranie bębnowe polega na tym, że przedmioty obrabiane umieszcza się w zamkniętych zbiornikach obrotowych (tzw. bębnach), częściowo napełnionych mieszaniną ścierną, a następnie całość poddawana jest ruchowi obrotowemu. Bębny mają najczęściej kształt wielokąta foremnego, co ułatwia podnoszenie ścierniwa wraz z przedmiotami do tzw. kąta zsypu a. Wielkość kąta zsypu w warunkach dynamicznych zależy od prędkości obrotowej bębna oraz od oporów zsypu. Przy docieraniu bębnowym kąt zsypu nie powinien być większy od 75°.
Do docierania wibracyjnego i bębnowego nadają się przede wszystkim przedmioty o złożonym kształcie, od których wymaga się odpowiedniej gładkości powierzchni, ale przy niezbyt zawężonych tolerancjach kształtowo-wymiarowych. Cechą specyficzną obu omawianych odmian obróbki jest bowiem nierównomierność zbierania naddatku. Miejsca o większych krzywiznach są obrabiane bardziej intensywnie, gdyż powstają tam większe naciski jednostkowe. Tego typu obróbkę stosuje się do czyszczenia odlewów, odkuwek, elementów po obróbce cieplnej, usuwania i wyrównywania zadziorów i wypływek na łączeniu form odlewniczych lub matryc dzielonych, zaokrąglania krawędzi, zmniejszania chropowatości powierzchni, usuwania pokryć lakierniczych lub powłok galwanicznych itp.

Przekrój poprzeczny bębna z wsadem i zmiany kąta zasypu przy różnych prędkościach obrotowych.

Materiały na narzędzia ścierne.

   Baza Wiedzy

  

Do obróbki ściernej stosowane są narzędzia i środki ścierne o całkowicie odmiennych własnościach, cechach budowy i kształtach niż narzędzia do oróbki wiórowej. Wyróżnia się trzy podstawowe grupy narzędzi i materiałów ściernych.
Pierwszą grupę stanowią narzędzia ścierne spojone:

- ściernice w postaci brył obrotowych; segmenty ścierne pracujące w komplecie zamocowanym w korpusie narzędzia (ściernicy segmentowej) przeznaczone do czołowego szlifowania płaszczyzn;
- osełki ścierne (kwadratowe, prostokątne itp.) do maszynowej lub ręcznej obróbki wykańczającej:

Narzędzia ścierne spojone charakteryzuje: rodzaj materiału ściernego, wielkość ziarna, rodzaj materiału wiążącego (spoiwa), struktura, twardość, porowatość oraz kształt i wymiary.
Do drugiej grupy zalicza się narzędzia ścierne nasypowe złożone z elastycznego podłoża (papieru, tkaniny) oraz związanej z nim za pomocą kleju warstwy materiału ściernego. Narzędzia tej grupy wykonywane są w postaci arkuszy, taśm, krążków itp. Charakteryzują je rodzaj materiału ściernego, wielkość ziarna, rodzaj podłoża i kleju.
Trzecią grupę stanowią pasty ścierne i polerskie w postaci zawiesiny ścierniwa w ośrodku o konsystencji ciekłej, półciekłej lub stałej. Charakterystyką past ściernych i polerskich jest: rodzaj ścierniwa, wielkość ziarna, oraz skład ośrodka wiążącego.

Materiały ścierne i ich charakterystyka Materiałem ściernym nazywamy substancję mineralną lub sztuczną, po rozdrobnieniu której elementy mają własności ostrzy skrawających. Rozróżniamy dwa rodzaje materiałów ściernych: 1 ) twarde - mikrotwardość ziaren 1120 - 4500 HV, 2) supertwarde - mikrotwardość ziaren powyżej 4500 HV. Wielkością ziarna i mikroziarna materiału ściernego twardego nazywamy wymiary najmniejszego prostopadłościanu, który można opisać na danym ziarnie. Rozróżniamy przy tym wysokość h, długość 1, szerokość a. Pomiędzy tymi wymiarami ustalona jest zależność l > a > h oraz 1/h < 3. Za wymiar charakterystyczny przyjmuje się szerokość ziarna a. Dla ziaren o szerokości a większej lub równej 53 mn charakterystyczny wymiar ziarna określa się przez analizę sitową, a dla mikroziarna o szerokości a mniejszej lub równej 53 mn, przez analizę sedymentacyjną. Wielkością ziarna i mikroziarna materiału ściernego supertwardego jest średnia arytmetyczna boków prostokąta umownie opisanego wokół ziarna tak, że największy bok prostokąta odpowiada największej długości ziarna. Dla ziaren o szerokości a większej lub równej 40 mn charakterystyczny wymiar ziaren określa się przez analizę sitową, a dla mikroziarna o szerokości a mniejszej niż 40 mn przez analizę mikroskopową lub sedymentacyjną. Istnieją dwa kryteria klasyfikacji i oznaczeń ziaren: 1 ) wymiar charakterystyczny ziarna a - oznacza wymiar ziarna w mikrometrach; 2) liczba ziarnistości -jest to liczba oczek w sicie (o znormalizowanych grubościach nici i wymiarów oczek na długości 1 cala), przez które frakcja podstawowa ziaren przeszła, a nie może już przejść przez następne sito w znormalizowanym szeregu wymiarów oczek. Wszystkie znane materiały ścierne możemy podzielić na materiały ścierne naturalne i materiały ścierne sztuczne.   Naturalne materiały ścierne Diament naturalny (D) to odmiana węgla o budowie regularnej, powstała w wyniku procesów naturalnych. Posiada najwyższą twardość ze wszystkich znanych materiałów (15 w rozszerzonej skali Mohsa). Diamenty techniczne zawierają niewielkie ilości zanieczyszczeń tlenkami różnych metali, wtrąceniami grafitu lub pęcherzami. Diament ma dobrą przewodność cieplną (6-krotnie większą niż miedź) i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej. Diamenty techniczne w postaci większych ziaren stosuje się do produkcji obciągaczy do ściernic i ostrzy narzędzi, drobne ziarna - w postaci proszków do docierania bardzo twardych materiałów oraz do wyrobu ściernic. Korund (AN) jest to drugi po diamencie odznaczający się dużą twardością materiał naturalny (9 w rozszerzonej skali Mohsa). Głównym składnikiem korundu jest tlenek glinowy A1203 krystalizujący w układzie trygonalnym. Zabarwienie korundu zależy od zawartości i rodzaju zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia tlenkami żelaza i tytanu nadają mu zabarwienie sinoszare, szare, niebieskie, brunatne lub żółte, a tlenkami chromu różowe lub czerwone. Korund naturalny stosowany jest do produkcji ściernic przeznaczonych do szlifowania łożysk tocznych lub szkła optycznego. Ze ścierniwa korundowego wykonuje się również płótna i papiery ścierne oraz pasty ścierne. Kwarc (K) występuje w postaci piasku kwarcowego, piaskowca, kwarcytu oraz kwarcu żyłowego. Jest jednym z najdawniej znanych naturalnych materiałów ściernych o twardości 7 w rozszerzonej skali Mohsa. Obecnie jego zastosowanie zmniejszyło się ze względu na istnienie doskonalszych i bardziej wydajnych materiałów ściernych. Używane są jednak kwarcowe ściernice i osełki do obróbki ręcznej, niekiedy też papiery i płótna ścierne oraz luźne ścierniwo. Krzemień (KM) jest skałą osadową składającą się z różnych rodzajów krzemionki drobnokrystalicznej i bezpostaciowej (opal, chalcedon) o zwartej strukturze i zabarwieniu brunatnym szarym lub czarnym. Stosowany jest do produkcji papierów i płócien ściernych. Szmergiel (N) jest skałą metamorficzną składającą się z korundu, magnetytu, hematytu, skaleni salimanitu i kwarcu o strukturze drobnokrystalicznej o zabarwieniu ciemnoszarym, ciemnoniebieskim lub czarnym. Zawartość Al203 w szmerglu nie przekracza 65%. Z powodu dużej niejednorodności własności szmergiel jest coraz rzadziej stosowany do wyrobu narzędzi ściernych. Jest on natomiast powszechnie używany w niektórych sposobach obróbki luźnym ścierniwem (docieranie, obróbka strumieniowo-ścierna).   Sztuczne materiały ścierne. Diament syntetyczny (DS) to minerał syntetyczny otrzymywany w wyniku przemiany grafitu, sadzy lub węgla z trzciny cukrowej w warunkach bardzo wysokiego ciśnienia i temperatury. Twardość diamentów syntetycznych jest zbliżona do twardości diamentów naturalnych. Zawierają one około 99,7% węgla i 0,3% zanieczyszczeń, a ich barwa zmienia się od jasnozielonej do ciemnoszarej. Diament syntetyczny stosowany jest do produkcji ściernic past i zawiesin służących do obróbki materiałów trudno obrabialnych. Może służyć również do wyrobu kompozytów diamentowo-metalowych (tarcze do cięcia) oraz spiekanych wkładek diamentowych na węglikach do obróbki wiórowej. Borazon (B)- regularny azotek boru otrzymany z azotku boru o sieci heksagonalnej przy bardzo wysokich ciśnieniach i temperaturze około 1650°C. Ma mniejszą twardość niż diament (ok. 14 w rozszerzonej skali Mohsa), natomiast dwukrotnie większą odporność na działanie wysokich temperatur. Stosowany jest do wytwarzania narzędzi i past ściernych przeznaczonych do obróbki stali szybkotnących, a w szczególności stali zawierających podwyższoną zawartość wanadu i kobaltu, do wyrobu spiekanych wkładek na węglikach spiekanych, kształtek do obróbki wiórowej bardzo twardych materiałów lub do produkcji kompozytów metalowo-borazonowych na tarczach do cięcia. Obróbka materiałów trudno obrabialnych narzędziami wykonanymi z borazonu, jest bardziej wydajna i tańsza niż narzędziami diamentowymi. Elektrokorund (A) - syntetyczny tlenek glinowy AI203 otrzymany przez stopienie technicznego tlenku glinu glinowego lub boksytu z dodatkiem materiału redukującego. Rozróżnia się siedem gatunków elektrokorundu o różnej zawartości Al203 od 95 do 99%. Węglik krzemu (C) - minerał syntetyczny SiC otrzymany w wyniku syntezy węgla i krzemu przebiegającej w piecach elektrycznych. Materiał ten zwany również karborundem, charakteryzuje się dużą kruchością i twardością większą niż elektrokorud. Ścierniwo z węglika krzemu stosowane jest do wytwarzania różnych narzędzi ;ściernych do obróbki twardych materiałów np. żeliwa, węglików spiekanych. Używa się go również w stanie luźnym do docierania i polerowania. Węglik krzemu produkowany jest w dwóch gatunkach, jako zielony 99C i czarny 98C. Węglik boru (BC) - jest minerałem syntetycznym B4C otrzymanym na drodze elektrotermicznej z mieszaniny bezwodnika kwasu borowego i węgla. Ma twardość 13 rozszerzonej skali Mohsa i zabarwienie czarne. Stosowany głównie do docierania bardzo twardych materiałów: węglików spiekanych, tlenków glinu itp.

Struktura narzędzia ściernego

   Baza Wiedzy

  

Na całkowitą objętość narzędzia ściernego składają się objętości: ziaren ściernych, spoiwa i porów. Ziarno ścierne spełnia rolę ostrzy skrawających, spoiwo stanowi oprawę ostrzy skrawających, a pory są odpowiednikiem rowków wiórowych podobnie jak w narzędziach wieloostrzowych. Udział procentowy tych trzech składników w objętości ściernicy wpływa również na warunki i przebieg pracy ściernicy.
Strukturą narzędzia nazywamy procentowy udział ziaren ściernych w objętości całego narzędzia. W praktyce strukturę ściernicy określa się w skali 1-14, przy czym zależność między numerem skali a porowatością jest następująca

V_z = 62 - 2N.

Wybór struktur ściernicy zależy od własności mechanicznych materiału obrabianego, spoiwa, od dokładności obróbki i chropowatości powierzchni, nacisków ściernicy na powierzchnię szlifowaną oraz od odmiany szlifowania. W obróbce materiałów miękkich stosowane są struktury otwarte, a w obróbce materiałów kruchych i twardych o budowie drobnokrystalicznej - struktury zwarte.

Numer struktury N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Udział procentowy ścierniwa Vz% 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34

Twardość narzędzi ściernych

   Baza Wiedzy

  

Przez twardość narzędzia ściernego rozumie się opór, który stawia spoiwo odrywaniu się ziaren ściernych z powierzchni wyrobu ściernego pod działaniem sił zewnętrznych.

Twardość ściernicy zależy więc od własności wytrzymałościowych spoiwa i od grubości warstwy spoiwa między ziarnami. Grubość tej warstwy zależy między innymi od wielkości ziarna, zatem przy tym samym spoiwie, ale różnej wielkości ziarna, twardość może być różna. Im większa jest zawartość spoiwa w objętości ściernicy, tym większa jest jej twardość. Przy znacznej zawartości spoiwa objętość porów jest mniejsza. Można również powiedzieć, że twardość ściernicy jest tym większa, im mniejsza jest objętość porów w stosunku do całego narzędzia
Twardość narzędzi ściernych bada się jedną z następujących metod:

- metodą wycierania rowka w narzędziu strumieniem piasku, którą stosuje się w przypadku nr ziarna. 10-80 (ścierniwa ziarniste);
- metodą wciskania kulki o określonej średnicy i z określonym naciskiem na twardościomierzu typu Rockwella w zakresie nr ziarna od 100 do 14 μm, wskaźnikiem twardości jest głębokość odcisku kulki;
- próbą wywiercania otworu o określonej głębokości (l = 2,5 mm) z ustalonym osiowym naciskiem, wskaźnikiem twardości jest czas wiercenia, próbę stosuje się do ściernic o spoiwie bakelitowym lub gumowym;
- różnymi metodami skrawania (wykruszania ziaren) ściernicy narzędziem diamentowym lub materiałem obrabianym, za miarę twardości przyjmuje się opór skrawania (wykruszania).

W praktyce twardość narzędzi ściernych oznacza się dużymi literami alfabetu łacińskiego (E - ściernice najbardziej miękkie, Z - ściernice najtwardsze).

Twardość Oznaczenie Wskaźnik t Objętość porów V% 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 bardzotwarde T 15 27,0 - U 16 25,5 - W 17 24,0 - Z 18 22,5 Klasyfikacja twardości i porowatości ściernic.

Spoiwa ściernic

   Baza Wiedzy

  

Spoiwo jest składnikiem wiążącym materiał ścierny i ułatwiającym nadanie narzędziu kształtu określonej geometrycznie bryły. Poniżej przedstawione zostały stosowane rodzaje spoiw.
Spoiwo ceramiczne (V) składa się z minerału skałotwórczego - skalenia (30-80%), spełniającego główną rolę w spoiwie oraz surowców ilastych, którymi są gliny ogniotrwałe wysoko i niskotopliwe oraz kaolin. Rozróżnia się spoiwa topliwe, stosowane do wyrobu ściernic elektrokorundowych oraz spoiwa ceramiczne spiekające, wykorzystywane do wyrobu ściernic z węglika krzemu. Spoiwa ceramiczne są odporne na zmiany temperatury i na działanie ługów i olejów. Są niewrażliwe na wilgoć, co pozwala stosować przy szlifowaniu obfite chłodzenie wodne. Stosuje się je do łączenia różnych materiałów ściernych z diamentami włącznie.
Spoiwo magnezytowe (Mg) - spoiwo składające się z magnezytu kaustycznego i chlorku magnezowego (tzw. cementu Sorella).
Spoiwo krzemianowe (K) - spoiwo składające się ze szkła wodnego z dodatkiem fluorokrzemianu sodowego i substancji wypełniających.
Spoiwo żywiczne naturalne (E) - spoiwo składające się z utwardzonej żywicy naturalnej (szelaku).
Spoiwo żywiczne sztuczne (B) -jest produktem tworzywa sztucznego. Do wyrobu ściernic stosowane są żywice nowolakowe oraz żywica fenolowa ciekła - termoaktywna. Podczas formowania żywica ta zmieszana z proszkiem ściernym i proszkiem nowo-lakowym po podgrzaniu do temperatury około 180°C utwardza się, przechodząc w stan stały i bardzo silnie wiąże ziarna ścierne. Spoiwa żywiczne mają wysoką wytrzymałość, elastyczność oraz właściwość polerowania powierzchni szlifowanej. Wadą spoiw żywicznych jest wrażliwość na działanie chłodziw zawierających zasady, które powodują obniżenie wytrzymałości i twardości ściernicy oraz wrażliwość na działanie temperatury, która w czasie pracy nie powinna przekraczać 200°C. Spoiwa żywiczne stosowane są do wytwarzania ściernic o różnych kształtach i wymiarach, ściernic segmentowych i pilników ściernych ze zwykłych materiałów ściernych i diamentów. Ściernice o spoiwie żywicznym stosowane są do szlifowania zgrubnego a także bardzo dokładnego wygładzania, zapewniającego dużą gładkość powierzchni obrobionej.
Spoiwo żywiczne wzmocnione mechanicznie (BF) - jest to spoiwo żywiczne wzmocnione siatką metalową lub tkaniną z włókien naturalnych lub sztucznych (np. szklanych). Odznacza się dużą wytrzymałością na rozerwanie, może pracować z prędkościami obwodowymi do 80 m/s. Stosowane jest głównie do wyrobu tarcz do przecinania.
Spoiwo gumowe (R) - wytwarzane jest z kauczuku naturalnego lub sztucznego wulkanizowanego siarką. Spoiwa gumowe wykazują dużą elastyczność i wysoką wytrzymałość na rozciąganie oraz zginanie, co pozwala wykonać tarcze ścierne o grubości około O, l mm. Spoiwa gumowe są mało odporne na działanie ciepła, gdyż miękną już przy temperaturze 150°C. Stosuje sieje do wyrobu ściernic przeznaczonych do cięcia, szlifowania powierzchni kształtowych i do wygładzania powierzchni.
Spoiwo gumowe wzmocnione mechanicznie (RF) - podobnie jak spoiwo żywiczne wzmocnione stosuje się do wyrobu tarcz ściernych przeznaczonych do przecinania z podwyższonymi prędkościami obwodowymi.
Spoiwo metalowe spiekane (M), składa się z proszków metali kolorowych, tlenków i węglików metali. Najczęściej stosowane są spoiwa brązowe składające się z proszku miedzi i cyny, czasami z dodatkiem tlenków i węglików krzemu. Po wymieszaniu składników spoiwa z proszkiem diamentowym, mieszaninę rozprowadza się w specjalnej formie, prasuje pod ciśnieniem do 300 MPa i spieka w temperaturze 800°C w czasie około l godziny, w atmosferze ochronnej. Po wyjęciu z pieca całość prasuje się pod ciśnieniem 50-150 MPa.
Spoiwo metalowe galwaniczne (G), wytwarzane elektrolitycznie, najczęściej niklowe. Stosuje się wyłącznie do produkcji ściernic diamentowych. Wadą spoiw metalowych jest skłonność do „zamazywania" ściernicy.
Spoiwo klejowe (KS) i klejowo-żywiczne (KS/KZ). Spoiwa te stosowane są do spajania materiałów nasypowych. Spoiwa klejowe składające się z klejów glutenowych lub innych nie są odporne na działanie wilgoci, są więc używane do wytwarzania narzędzi ściernych pracujących na sucho. Spoiwa składające się z klejów i żywic utwardzalnych stosowane są do wytwarzania narzędzi nasypowych pracujących na mokro. Charakteryzują się one ponadto większą wytrzymałością i pozwalają na stosowanie większych prędkości skrawania.
Spoiwa do past ściernych, mogą mieć konsystencję ciekłą, półstałą i stałą. Konsystencję stałą i półstałą uzyskuje się przez stosowanie mieszanin składających się z kwasu oleinowego, stearyny, parafiny, wosku, tłuszczu zwierzęcego, wazeliny i innych. Czasami dodawane są również siarka, terpentyna lub dwusiarczek molibdenu. Konsystencję ciekłą uzyskuje się najczęściej stosując jako spoiwo do proszku ściernego, olej maszynowy, olej rzepakowy lub naftę.

---