Абразивные материалы представляют собой мелкие, твёрдые и острые частицы, применяемые для механической обработки материалов и изготовления изделий. Их широко используют в различных сферах, включая металлургию, строительство и высокие технологии.
Процессы механической обработки с использованием абразивов включают обдирку, шлифование, полирование и другие методы придания формы. Абразивы устроены так, что они удаляют части материала с поверхности обрабатываемого объекта. Их кристаллическая структура приводит к изнашиванию, формируя новые острые кромки.
Абразивы классифицируются по размеру зерен, определяющему глубину и чистоту обработки. Например, шлифовальные зерна имеют разные классы, такие как F12, F14, F16, и так далее. Искусственные абразивы получают при температуре более 2000 градусов Цельсия в электрических печах. Эти высокотемпературные процессы синтеза обеспечивают необходимую твердость и кристаллическую структуру.
Карбид кремния (SiC) — ключевой искусственный абразив. Созданный в электрической печи, этот материал производится путём восстановительной реакции при нагревании кремнистого песка и кокса. Этот процесс, открытый Э. Ачесоном, существенно повлиял на область абразивных материалов.
Белый электрокорунд — ещё один искусственный абразив, успешно заменяющий природный корунд. Он производится в разных разновидностях, таких как алунд, лионит и алоксит, с различной прочностью и ударной вязкостью. Электрокорунд нашёл применение в заточке инструментов.
Твёрдость абразивов — ключевой параметр. Шкала твёрдости Мооса, разработанная Ф. Моосом, предоставляет относительные значения твёрдости минералов по десятибалльной шкале. Для оценки искусственных абразивов была расширена, добавив числа и изменяя распределение.
Хрупкость абразивов положительна, позволяя зернам сохранять свои режущие свойства при сколах. Это важно для эффективности процесса. Теплостойкость становится ключевым аспектом в процессах, где температуры могут значительно повышаться.
Ниже приведена таблица с характеристиками различных абразивных материалов, включая микротвердость, абразивную способность, теплостойкость и другие свойства:
| Абразивный материал | Микротвердость (ГПа) | Абразивная способность (г) | Теплостойкость (°C) |
|---|---|---|---|
| Электрокорунд белый | 19.6-20.9 | 8.3-10.8 | 1700-1800 |
| Карбид кремния черный | 32.4-35.3 | 11.0-14.7 | 1300-1400 |
| Карбид кремния зеленый | 32.4-35.3 | 11.0-14.7 | – |
| Эльбор | – | – | 1400-1500 |
Эти характеристики определяют применимость абразивов в различных условиях, таких как шлифование, резка и другие процессы обработки материалов.
