Искусственные абразивы

Искусственные (синтетические) абразивные материалы производят из природных минералов, руд обогащенных и необогащенных, измельченных смесей (шихты) методом плавления в печах, охлаждения, дробления кусков расплава и рассева образовавшихся зерен по фракциям. Сырьем для производства искусственных абразивов служат руды и минералы, содержащие большое количество твердых веществ, таких как оксид алюминия (Al2O3) или кремний (Si).
Природным поставщиком оксида алюминия для производства абразивов являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3 (корунда). Температура плавления бокситов превышает 1400гр.С, процесс требует выделения количества энергии большего чем способен выделить угольный кокс в обычных металлургических печах, поэтому плавка производится в электродуговых печах с использованием энергии электрической дуги в верхних слоях расплава. Эффект плавления может быть усилен магнитным полем в специализированных индукционных печах. Т.к. получение искусственного корунда связано с использованием электрических печей, материал получил название "электрокорунд".
Поставщиком кремния для синтезированных материалов является природный кварцевый песок. Получение абразивов производится путем плавления кварцевого песка в электропечах и взаимодействия с углеродом за счет добавления в расплав нефтяного кокса, в итоге синтезируется материал - карбид кремния (SiC).
Искусственные абразивы обладают большей твердостью по сравнению с природными, а применение добавок позволяет получить широкий спектр материалов с необходимыми свойствами для различных видов абразивной обработки.

В следующей таблице включены основные виды искусственных абразивных материалов.

Электрокорунд нормальный получают в электродуговых печах восстановительной плавкой шихты, состоящей из бокситов, углеродистого материала и чугунной стружки. Минералогическая основа бокситов - корунд Al2O3 (не менее 60%) и гексаалюминат кальция CaO*6Al2O3. В процессе восстановительных реакций примеси Fe2O3, SiO2, TiO2 переходят в ферросплавы, кроме CaO.
Плотность - 3.85-3.95г/см3. Микротвердость - 18.9-19.6ГПа.
Электрокорунд нормальный - широко рапространенный материал, используемый для изготовления инструмента и шлифшкурки с различными типами связки. Используется и в свободном виде для струйной обработки. Наиболее эффективен при обработке углеродистых сталей, в операциях шлифования, резки и обдирки.

Электрокорунд белый получают плавлением глинозема в электродуговых печах. Глинозем является продуктом обогащения бокситовых глин. Содержание корунда в глиноземе 98-99% и 1-2% - алюмината натрия Na2O*11Al2O3.
Плотность - 3.90-3.95г/см3. Микротвердость - 19.6-20.9ГПа.
Как более твердый материал, используется в инструменте с твердой связкой (керамика). Наиболее эффективен при обработке чугуна, нержавеющей стали. Используется так же, в шлифовальной шкурке и свободном виде.

Хром-титанистый электрокорунд получают в электродуговых печах плавлением шихты, состоящей из глинозема или бокситов и легирующих компонентов - оксида хрома и оксида титана. Материал из глинозема содержит Cr2O3 не более 0.4%, TiO2 - не более 0.7% ; из бокситов : Cr2O3 - 0.1-0.5%, TiO2 - 1.7-3.5%. Легирование 2-мя компонентами улучшает абразивные свойства материала. Используется в шлифовальной шкурке и свободном виде, и в инструменте для интенсивных режимов обработки конструкционных и углеродистых сталей.

Циркониевый электрокорунд получают из шихты глинозема и оксида циркония в специальных наклоняющихся электродуговых печах, методом "на слив" с последующим интенсивным охлаждением расплава, что позволяет получить микрокристаллический материал с размерами первичных кристаллов до 50мкм.
Плотность - 4.05-4.15г/см3. Микротвердость - 22.6-23.5ГПа.
Циркониевый электрокорунд обладает высоким коэффициентом шлифования и является самым эффективным материалом в обдирочных операциях с высокими нагрузками и большим съемом металла,- производительность бакелитовых обдирочных кругов из циркониевого электрокорунда более чем в 10 раз превышает производительность кругов их электрокорунда нормального.

Карбид кремния SiC получают в электропечах при взаимодействии кремния и углерода. Сырьем для карбида кремния служат кварцевый песок Si - не менее 99% и нефтяной кокс с массовой долей золы - не более 1%.
Плотность - 3.21г/см3. Микротвердость - 33ГПа.
Как очень твердый материал используется при обработке стекла, керамики, железобетона, чугуна. Применяется при изготовлении инструмента с различными типами связки и в шлифшкурке. Структура материала ("незасаливаемая") позволяет обрабатывать мягкие материалы - цветные металлы, дерево, кирпич.

По своему химическому составу и физико-механическим свойствам карбид кремния зеленый незначительно отличается от карбида кремния черного.

Сферокорунд

Сферокорунд получают методом раздува расплава глинозема и образования полых корундовых сфер. Содержание Al2O3 в материале - не менее 99%.
Плотность - 3.90-3.95г/см3. Микротвердость - 19.6-20.9ГПа.
Сферокорунд используется для труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочная сталь, мягких и вязких материалов, как кожа или резина. Поддержание абразивных свойств материала происходит за счет разрушения сфер в процессе шлифования и обнажения новых режущих кромок при малом тепловыделении.

Формокорунд

Формокорунд получают методом экструзии вязкой водной шихты, последующей сушки и спекания при температуре 1700гр.С. Содержание Al2O3 - 80-87%, Fe2O3 - не более 1.5%. Частицы имеют цилиндрическую (С) или призматическую (Р) формы с размерами сечения - 1.2-1.8мм. и длиной - 3.8-8.0мм.
Формокрунд используется в тяжелых обдирочных операциях.

  (сводная таблица)