Абразивы – твердые материалы, которые используются для шлифовки, заточки, очищения каких-либо предметов и поверхностей. Их действие заключается в снятии верхнего слоя с материала. Сами абразивы представляют собой зерна различной величины, формы и твердости, которые могут использоваться по назначению как самостоятельно, так и в совокупности с другими составами и материалами. Зерно – отдельный элемент абразивной массы, представляющий собой кристалл того или иного вещества. К основным характеристикам абразивов относятся и гранулометрический, минеральный составы, абразивная способность и механическая прочность.
Чтобы определить один из параметров абразивов – твердость, необходимо рассмотреть шкалы твердости материалов. В них все элементы упорядочены от самого мягкого к самому твердому, при этом каждый последующий может оставлять следы на предыдущем (царапать его). Самой известной и наиболее часто используемой является шкала твердости по Моосу.
По твердости абразивы делятся на:
- крупные (грубые);
- средние;
- тонкие;
- особо тонкие.
Из чего производят абразивы
Для производства абразивов используются материалы природного происхождения: графит, корунд, кварц, алмаз, кремний, тальк, косточки плодовых культур и так далее. Отходы из кирпича, цемента, керамзита, штукатурки, так называемые вибротела, тоже часто используют в качестве абразивов, они предварительно перемалываются до нужной величины зерен. В косметической промышленности и медицине используются синтетические абразивы – полирующие частицы из пластмасс, каучука, силикона.
Природный алмаз
Природные кристаллы алмазов состоят из чистого углерода, который в течение времени сплавился в твердое вещество. Как известно, этот материал обладает очень высокой твердостью (10 баллов по шкале Мооса), что позволяет использовать его зерна в качестве полироли для металлов и других твердых поверхностей.
В искусственных условиях возможно получение алмазов путем расплавки графита под давлением и высокими температурами. Свойства полученного вещества не отличаются от характеристик природного.
Корунд
Твердая горная порода, практически на 100% состоящая из оксида алюминия. Из корунда производятся различные абразивные порошки для полировки поверхностей. Он тверже наждака, но мягче алмаза. Различные виды корунда получают и в промышленных условиях.
Наждак
Абразивы из наждака часто применяются в быту (наждачная бумага) как абразивно-доводочные материалы. Это порошкообразная кристаллическая масса разной зернистости, состоящая из окиси алюминия.
Карбид бора
Абразивный материал, представляющий собой соединение углерода и бора. Несколько мягче, чем КНД, поэтому применяется для притирки и доводки поверхностей.
Диатомит
Осадочная порода, образовавшаяся после вымирания некоторых видов древних водорослей. В состав минерала входит кремневая кислота, за счет которой его кристаллы имеют абразивные свойства. Для производства высококачественных шлифовальных материалов диатомит после добычи разламывают, затем отмачивают, сушат и производят обжиг.
Тальк
Этот природный минерал относится к категории мягких абразивов (1 балл по шкале Мооса) и применяется только для шлифовки гальванических поверхностей, т.к. имеет очень маленький размер зерен. На ощупь тальк похож на крахмал или муку. Этот минерал часто применяется в косметологии и медицине, но не в качестве абразива.
Кубический нитрид бора (КНБ)
Этот материал был искусственно создан в 1957 году. Он обладает сверхтвердостью, а по шкале твердости располагается чуть ниже алмаза. Его преимущество над природным собратом в том, что он более устойчив к воздействию температур.
Также в отличие от алмаза КНБ не вступает в химические реакции с железом и полностью к нему нейтрален. Стойкость к этому металлу, твердость и устойчивость к различным факторам делают этот материал уникальным и весьма перспективным для использования в промышленности.
Из КНБ производятся абразивные порошки, которые являются основой абразивно-доводочных комплексов и полирующих паст.
Изготовление абразивов происходит на абразивных заводах (переработка природных материалов), химических заводах (производство искусственных абразивных масс), фабриках и комбинатах по вторичной переработке строительных и отделочных материалов (на них преимущественно производятся промышленные абразивы).
Виды абразивной обработки
- Круглое шлифование – обработка предметов и поверхностей, имеющих форму вала, цилиндра или конуса.
- Плоское шлифование – шлифовка плоских поверхностей.
- Притирка – притирание поверхностей с применением абразивов.
- Гидроабразивная обработка – процесс шлифования, при котором абразивные массы находятся в воде или жидкости и обрабатывают поверхности струей.
- Пескоструйная обработка – процесс очистки предметов и поверхностей от покрытий, загрязнений, краски и ржавчины.
- Полирование – уменьшение шероховатости и придание поверхности блеска.
- Суперфиниширование – придание материалам и поверхностям абсолютной гладкости и чистоты (практикуется при конструировании точных приборов и оружия).
Где и как используются абразивные материалы
Инструментами абразивной обработки называют комплексы, состоящие из абразивных масс в совокупности с другими веществами и смесями. К таким инструментам относятся абразивные круги, шлифовальные круги, бруски, ленты, наждачная бумага, полировочные пасты, галтовочные тела.
Все эти инструменты и материалы широко используются в строительстве, промышленности, металлообработке, деревообработке, производстве различных составов и масс.
При разрезании асбестовых пластин, шифера, стекла, железа и прочих твердых материалов используются абразивные материалы в виде кругов, дисков, пластин и прочих инструментов. Для обработки скатов крыш с целью последующей их окраски или покрытия другими материалами, применяется пескоструйная обработка, которая удаляет с поверхности верхний слой из ржавчины и загрязнений.
Применение абразивов в быту
В повседневной жизни мы тоже часто применяем абразивы. Яркий пример – наждачная бумага, которая есть практически в каждом доме. При помощи этого абразивного комплекса производится очистка поверхностей, шлифовка, подтачивание и снятие верхнего слоя с материалов.
Владельцы бытовых шлифовальных машин тоже знакомы с абразивами. Домашние установки для обработки и заточки лопат, ножей, топоров и других инструментов – незаменимая техника для жителей сельской местности. Также в качестве примера могут служить и шлифовальные круги для болгарки.
Представительницам слабого пола тоже знакомо применение абразивов в быту: различные скрабы для лица и тела содержат синтетические полимеры (в основном из пластика или силикона) либо абразивы природного происхождения: абрикосовые и малиновые косточки, соль, молотый кофе, овсяная мука и так далее. Также очень мелкие полирующие частицы присутствуют и на пилочках для ногтей. Пемзу для ног тоже можно считать своеобразным абразивом, ведь она выполняет действие по снятию верхнего слоя с кожи, потому этот природный материал также можно отнести к категории бытовых шлифовальных материалов.