Что такое абразивное зерно и как оно работает

Абразивное зерно - это твердая частица, предназначенная для механической обработки различных материалов. Острые ребра абразивного зерна превосходят по жесткости обрабатываемое изделие, за счет чего грани истирают плоскость заготовки.
На нижней схеме показано, как абразивное зерно (коричневое) участвует в процессе шлифования заготовки (серая). При вращении шлифовального круга отдельные зерна последовательно входят в контакт с поверхностью детали и срезают материал своими режущими гранями. В ходе резания абразивное зерно частично скалывается и разрушается, одновременно снимая слой обрабатываемой заготовки. Именно это сочетание резания и контролируемого износа обеспечивает формирование требуемой поверхности.

Абразивные зерна различаются по форме, твёрдости, плотности, микроструктуре, химической инертности и ряду других свойств. Совокупность этих характеристик определяет их область применения.

Основные виды абразивных зерен

Белый оксид алюминия (WA)

Белый электрокорунд однороден и обладают хорошей самозатачиваемостью. Из белого электрокорунда изготовляют абразивные инструменты, применяемые при прецизионном и скоростном шлифовании. Используется для обработки заготовок из углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей.

Плотность: 3,95 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 19,6-20,90 Гпа (2000 кг/мм²) Твёрдость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2000 °C
Химический состав: Al₂O₃: 99,55%
SiO₂: 0,05%
Na₂O: 0,14%

Коричневый оксид алюминия (A)

Высокая твердость и прочность зерен позволяют использовать электрокорунд для тяжёлых работ общего назначения. Кроме того, корунд имеет значительную вязкость, поэтому его используют при выполнении работ с переменными нагрузками и при повышенном давлении и нагрузках.

Плотность: 3,90 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 18,9-19,60 ГПа (2000 кгс/мм²), Твердость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2050 °C
Химический состав: Al₂O₃: 95,25%
TiO₂: 1,8%
CaO: 0,9%

Хромистый оксид алюминия (PA)

Имеет мелкокристаллическую структуру с высокой однородностью. Хороший самозатачивающийся эффект - сохраняет режущую способность при длительной работе. Более мягкий рез по сравнению с белым оксидом алюминия.

Оксид хрома повышает прочность зерна на сжатие и его сопротивление разрушению при ударных нагрузках. Этот эффект позволяет использовать хромсодержащие электрокорунды для операций с переменными и ударными нагрузками.

Плотность: 3,95-4,00 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 19,6-22,6 Гпа (1900-2000 кг/мм²) Твердость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2050-2250 °C
Химический состав: Al₂O₃: 91-98%
Cr₂O₃: 2%

Полухрупкий оксид алюминия (SA)

Модифицированный оксид алюминия с контролируемой хрупкостью. Структура более плотная, чем у белого оксида алюминия, но менее твёрдая, чем у коричневого оксида алюминия. Хороший баланс между стойкостью и самозатачиванием. Подходит для шлифования как мягких, так и твёрдых сталей. Обладает эффектом самозатачивания.

Плотность: 3,88 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 19,6–22,6 Гпа (2000-2200 кг/мм²) Твёрдость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2050 °C
Химический состав: Al₂O₃: 97,60%
TiO₂: 1,35%
CaO+MgO: 0,2%

Циркониевый оксид алюминия (ZA)

Циркониевый электрокорунд обладает высоким коэффициентом шлифования и является самым эффективным материалом в обдирочных операциях с высокими нагрузками и большим съемом металла, — производительность абразивных изделий из циркониевого электрокорунда более чем в 10 раз превышает производительность аналогов из электрокорунда нормального.

Плотность: 4,05-4,3 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 22,6-23,5 Гпа (2300-2400 кг/мм²) Твёрдость по Моос - 8,2-8,5
Температура плавления: 1900-1950 °C
Химический состав: Al₂O₃: 74,5%
ZrO₂: 25%
SiO₂: 0,15%

Хромотитанистый оксид алюминия (PTA)

Оксид хрома повышает прочность зерна на сжатие и его сопротивление разрушению при ударных нагрузках. Этот эффект позволяет использовать хромсодержащие электрокорунды для операций с переменными и ударными нагрузками.

Оксид титана повышает режущую способность зерна. Зёрна титансодержащих электрокорундов имеют более развитый микрорельеф кромок, что обеспечивает эффективное врезание в обрабатываемый материал. Используется в шлифшкурках и свободном виде, в инструменте для интенсивных режимов обработки конструкционных и углеродистых сталей.

Плотность: 3,95-4,00 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 19,60-22,60 Гпа (2000-2300 кгс/мм²),
Твёрдость по Моос - 9
Температура плавления: 2050-2250 °C
Химический состав: Al₂O₃: 95%
TiO₂: 2,4-4,2%
Cr₂O₃: 0,5-0,9%

Черный карбид кремния (С)

Из-за своей высокой твердости используется при обработке стекла, керамики, железобетона, чугуна. Применяется при изготовлении инструмента с различными типами связки и в шлифшкурках. Благодаря специфической структуре материала инструмент из SiC обладают низкой засаливаемостью, что позволяет эффективно обрабатывать мягкие материалы - цветные металлы, дерево, кирпич.

Плотность: 3,21 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 26,7-27,60 Гпа (2600-2800 кгс/мм²),
Твёрдость по Моос - 9,2-9,5
Температура плавления: 2600-2700 °C
Химический состав:
SiC: 92-98%
Свободный углерод (F.C.): до 0,3% - 0,5%. SiO₂: 1%
Fe₂O₃: 0,18% - 0,5%

Зеленый карбид кремния (GС)

Зелёный карбид кремния применяют в тех случаях, когда чёрный не обеспечивает требуемой чистоты обработки или недопустимо загрязнение детали примесями железа. Зеленый карбид кремния подходит для шлифования твердых сплавов, твердых и хрупких металлов и неметаллических материалов, таких как цветные металлы, такие как медь, латунь, алюминий и магний, а также драгоценных камней, оптического стекла, керамики, камня и других неметаллических материалов.

Плотность: 3,21 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 25,3-26,2 Гпа (2480кгс/мм²), Твёрдость по Моос - 9,2-9,5
Температура плавления: 2600-2700 °C
Химический состав:
SiC: 98-99%
Свободный углерод (F.C.): до 0,2% - 0,3%. SiO₂: 0,3-0,7%
Fe₂O₃: 0,1% - 0,2%

Монокорунд (MA)

Каждая частица представляет собой единый кристалл, благодаря чему зерно имеет более острые и прочные режущие кромки, что улучшает удержание в связке и обеспечивает более агрессивное резание в абразивных инструментах.

Благодаря высокой механической прочности и жесткости монокорунд в процессе шлифования демонстрирует выраженные режущие свойства при минимальных усилиях резания, обеспечивая стабильное формирование острых микро кромок и эффективное удаление материала.

Абразивные инструменты из монокорунда используются для шлифования труднообрабатываемых жаропрочных, конструкционных и кислотоупорных легированных сталей и сплавов.

Плотность: 3,94-4 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 22,6-23,5 Гпа (2300-2400кгс/мм²), Твёрдость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2050 °C
Химический состав: Al₂O₃: 99,5%
TiO₂: 0,4%

Керамический зол-гель (SG)

Керамический микрокристаллический зол-гель характеризуется уникальной микроструктурой, обеспечивающей сочетание высокой твёрдости, прочности и самозатачивания. Благодаря этим свойствам он демонстрирует высокую скорость резания, длительный срок службы и низкое энергопотребление при шлифовании.

Во время работы каждое абразивное зерно, обладая острой и угловатой структурой, постоянно самопроизвольно разрушается, формируя новые режущие кромки.

Особенно подходит для шлифования различных легированных сталей, закаленная сталь, инструментальная сталь и другие материалы.

Плотность: 3,85-3,95 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 19-21,6 Гпа (1900-2200кгс/мм²), Твёрдость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2050 °C
Химический состав:
Al₂O₃: 94-99%
MgO: 0,7-1,6% (контроль роста кристаллов)
TiO₂, SiO₂, Fe₂O₃: 2-5% в общем

Керамический зол-гель (TG)

Керамическое зерно TG имеет такие же свойства, что и обычный SG, но из-за своей удлиненной формы зерен обеспечивает еще более агрессивный съем материала во время шлифования. Обеспечивает открытую структуру круга, снижает энергию шлифования. Максимально допустимая рабочая температура в зоне шлифования - 1300 °C.

Плотность: 3,91 г/см³
Микротвердость (Кнуп) - 21,6 Гпа (2200кгс/мм²), Твёрдость по Моос - 9,0
Температура плавления: 2050 °C
Химический состав:
Al₂O₃: 98-99,6%
MgO: 0,7-1,6% (контроль роста кристаллов)
TiO₂, SiO₂, Fe₂O₃: 2% в общем