Абразивы — это твердые измельченные частицы, предназначенные для механической обработки различных материалов. Острые ребра абразивов превосходят по жесткости обрабатываемое изделие, за счет чего грани истирают плоскость заготовки. Используются, как в свободном виде (порошки, паста), так и в сцепленном, где зерна представляют собой структурообразующую поверхность. Такое распределение зерна вдоль полотна называется "плотностью насыпки".

Виды и применение абразивных материалов

Абразивные инструменты в металлообработке применяются для подготовки поверхности (грубая обдирка, снятие фаски, удаление заусенцев), в финишной отделке (полировка, шлифовка, хонингование, притирка), а также в разрезании металла. 

Классификация

При выборе абразивного материала в первую очередь надо смотреть на твердость. Твердость — способность материала сопротивляться физическому воздействию другого тела. Согласно 10-ти бальной шкале Мооса, самым твердым является алмаз,  за ним идет карбид бора (9,5 баллов), корунд, карбид кремния и электрокорунд — 9, кварц — 8, гипс — 2, тальк — 1 балл.

Зерна имеют разнообразные формы: изометрическая (габариты фракции одинаковы), мечевидная, пластинчатая. А по плотности классифицируются на:

По происхождению абразивов выделяют две группы: 

  • Природные (естественные), к которым относятся наждак, корунд, алмаз, пемза или кварц.
  • Искусственные (синтетические) — эльбор, электрокорунд, карборунд и синтетический алмаз.

Природные абразивные материалы

Алмаз представляет собой кристаллическую решетку из чистого углерода, поэтому во время трения зерно распадается на остроугольные частицы, а не затупляется. В основном, технологический алмаз используется для заточки других инструментов или в качестве составного компонента отрезных дисков, благодаря своей износостойкости.

Гранат — природный минерал, преимущественно состоящий из окиси алюминия и кремния. Востребован в производстве шкурок для гладкого чистового шлифования мягких материалов. По физико-механическим свойствам ничуть не уступает современному электрокорунду, но стоит в разы дешевле.

Корунд — горная порода из окиси алюминия с примесями. Чем тверже зерно, тем меньше в составе железа. Обладает жёсткими гранями и поэтому используется в черновой обработке металла, где надо быстро снять толстый слой материала. 

Наждак — смесь мелкого корундового порошка с магнезитом и такими минералами, как магнитный железняк, гематит, полевой шпат. Непрочность соединений обусловлена коротким сроком эксплуатации. Однако, именно наждачная бумага является самым распространенным абразивом в бытовом использовании. 

Кварц — минерал из оксида кремния, подходит для изготовления порошкообразных смесей.

Зернистость шлифовальных дисков
Шлифовальные круги с разной зернистостью.

Синтетические абразивы

Электрокорунд — оксид алюминия в составе до 99%— жесткий абразивный инструмент, применяемый после термической обработки и при подготовки нанесения последующих покрытий конструкционных, легированных сталей и цветных сплавов. Обладает хорошей режущей способностью. К недостаткам следует отнести повышенное пылеобразование и шероховатость результата. Во время трения электрокорунд измельчается и образует большое пылевое облако, поэтому при серийном производстве требуются вытяжные устройства. 

Разновидности
электрокорунда
Свойства Структура
Твердость Прочность Особенность
Нормальный  ★ Средняя плотность насыпки обеспечивает универсальность применения, однако при износе поверхность быстро затупляется кристаллический/ неровный
Белый  ★★  ★ Стойкость к перегреву, острые выступы частиц кристаллический/ неровный
Циркониевый  ★★  ★★★ При износе распадается на микрочастицы (самозатачивающееся) кристаллический/ ровный
Керамический  ★★  ★★★ При износе распадается на микрочастицы (самозатачивающееся) микрокристаллический
Монокорунд  ★★★  ★★★

Эффективная грубая обработка

монокристаллический

★★★ - высокая, ★★ - средняя, - низкая

Эльбор — кубический нитрид бора — синтетический аналог алмаза, обладающий с ним сходным строением кристаллической решетки и плотностью. По твердости зерна почти не уступает природному минералу и долгое время сохраняет остроту. Эльборовые абразивы имеют более высокую температурную устойчивость 1100-1300°C, в то время, как алмаз только 650-700°C. Высокая режущая способность обусловлена инертностью к химическим реакциям с металлами.

В состав карбида кремния входят кремниевая кислота и углерод. Хорошие режущие свойства и жаропрочность особенно ценны для такой отрасли как стеклоделие. По сравнению с другими абразивами довольно хрупкий, поэтому чаще встречается в порошковом виде.

Компактное зерно (СOMP) состоит из гранул электрокорунда и карбида кремния, соединенных между собой связкой. Подходит для отделки легированных и нелегированных сталей, силикатного стекла, титановых сплавов.

Абразивные инструменты
Электрокорундовые губки для зачистки металлических, полимерных и керамических покрытий.

Применение

Единицей абразивного материала является зерно, от размеров, формы, характера и механической прочности которого зависит применение. Чем меньше размер фракции, тем детальнее обработка.

Назначение Маркировка по ГОСТ 3647—80 Маркировка по ISO 6344

Размер, мкм

Крупнозернистые
Обдирка для придания формы 80-Н P22 800-1000
Зачистка сварных швов, отрезной функционал 63-Н P24 630-800
Грубая шлифовка 50-Н P36 500-630

Полировка, заточка

     
40-Н P40 400-500

Обработка запчастей

32-Н P46 315-400
25-Н P60 250-315

Шлифовка резьбы

20-Н P80 200-250
16-Н P90 160-200

Финишная механическая обработка

12-Н P100 125-160
10-Н P120 100-125

Тонкое отделочное полирование

8-Н P150 80-100
6-Н P180 (Р 220) 63-80
Мелкозернистые

Микропорошки для окончательной шлифовки дерева

5-Н,М63 P240 50-63
4-Н,М50 P280 40-50

Микропорошки для полировки

М40\Н-3 P400 28-40
М28\Н-2 P600 20-28
Тонкие микропорошки для мокрой шлифовки металла, пластмассы, керамики М20\Н-1 P1000 14-20
Тонкие микропорошки для придания лакированного глянца М14 P1200 10-14
М10/Н-0 P1500 7-10
М7\Н-01 P2000 5-7
М5\Н-00 P2500 3-5