Абразивные материалы

Абрази́вные материа́лы (абразивы), высокотвёрдые природные и искусственные зернистые материалы, применяемые для механической обработки (резания, шлифования, полирования, заточки и т. д.) других, более мягких материалов.

Основные характеристики абразивных материалов:

• твёрдость (в том числе микротвёрдость);

• прочность (в том числе высокотемпературная);

• хрупкость;

• форма абразивного зерна;

• абразивная способность;

• зернистость.

Абразивное зерно – кристаллический осколок (т. н. кристаллит) или агрегат, состоящий из множества мелких кристаллов. Форма зерна может быть изометрической (приблизительно равные размеры по высоте, ширине и толщине), мечевидной или пластинчатой, что определяется природой абразивного материала и степенью измельчения исходного зерна.

Режущая кромка зерна – ребро, образованное любой парой пересекающихся кристаллографических плоскостей. В резании одновременно участвует большое число случайно расположенных режущих кромок зёрен. Абразивная способность, характеризуемая массой снимаемого при шлифовании материала (до затупления зёрен), зависит от прочности зёрен, вида шлифуемых материалов, режима работы.

Зернистость абразивных материалов определяют по линейным размерам зёрен основной фракции методами ситового анализа, осаждения в жидкости и др. Эксплуатационные качества абразивного материала тем выше, чем однороднее по составу, форме и размеру его зёрна. Абразивные материалы применяют как в свободном состоянии (порошки, пасты, суспензии), так и в виде зёрен, скреплённых связкой в различных по форме и назначению абразивных инструментах или нанесённых на гибкую основу (ткань, бумагу и др.).

Абразивные материалы обладают свойством самозатачиваемости, позволяющим сохранять работоспособное состояние вследствие образования новых выступов и режущих кромок у абразивных зёрен в процессе обработки. Выпускаются в виде зёрен, шлифпорошков зернистостью 2500/1600–50/40 мкм (в числителе указан максимальный размер зерна, в знаменателе – минимальный), микро- и субмикропорошков зернистостью 60/40–0,05/0 мкм.

К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, гранат, кремень, пемза и др.; важнейшие искусственные абразивные материалы – синтетический алмаз, кубический (сфалеритный) нитрид бора (эльбор), карбид бора, карбид кремния (карборунд), электрокорунд. С конца 19 в. применяются в основном искусственные абразивные материалы, их синтезируют с заданными эксплуатационными свойствами в зависимости от области применения. Синтетический алмаз наряду с природным имеет наибольшую твёрдость (по шкале Мооса 10); нитрид бора – один из самых высокопрочных абразивных материалов; карбид бора уступает по твёрдости лишь алмазу и нитриду бора; карбид кремния – хрупкий и твёрдый материал, выпускается двух видов: чёрный и зелёный (последний имеет несколько большую абразивную способность и хрупкость); электрокорунд имеет несколько разновидностей: нормальный (содержание оксида алюминия 92–95 %), белый (98–99 %), гидротермальный (повышенной химической чистоты), микрокристаллический (керамический оксид алюминия – коа), легированный (примеси на основе хрома, титана или их смеси) и циркониевый (25 или 40 % диоксида циркония).

Основные характеристики и области применения абразивных материалов приведены в таблице.

Основные характеристики и применение абразивных материалов