Абразивные материалы

Монокорунд — разновидность электрокорунда. Зерна монокорунда имеют большое количество граней и выступов наряду с однородностью строения. В зернах нет остаточных напряжений, что значительно повышает его режущие свойства. Зерна монокорунда скалываются небольшими частичками, что способствует уменьшению расхода мощности, усилия резаний и нагрева обрабатываемых инструментов. Стойкость режущих инструментов, например фасонных резцов, заточенных монокорундовыми кругами, увеличивается до 30—40%.

Монокорунд применяется в тех же случаях, что и белый электрокорунд, но круги рекомендуется применять с большей степенью твердости из-за меньшей шероховатости его зерен.

Различают два сорта монокорунда в зависимости от содержания Al2O3 — М7 (М97) иМ8 (М98).

Электрокорунд хромистый получают плавкой глинозема с присадкой хромовой руды. Он содержит не менее 97% Al2O3 и 0,4—1,2% Cr2O3. Зерна его розовые или темно-вишневые, обладают более высокой по сравнению с ЭБ стабильностью физико-механических свойств и содержат больший процент монокристаллов.

Карбид кремния (карборунд) получают в результате взаимодействия кремнезема и углерода в электропечах сопротивления. Он содержит 98—99% SiC. В зависимости от состава и количества примесей различают две разновидности карбида кремния — зеленый и черный, отличающиеся цветом и некоторыми механическими свойствами. Зеленый карбид кремния имеет меньшее количество примесей и более высокую абразивную способность, которая примерно на 20% выше, чем у карбида черного. Однако карбид кремния зеленый более хрупок, чем черный.

Важными свойствами карбида кремния являются высокая твердость (тверже его только алмаз и карбид бора) и высокая абразивная (режущая) способность. Зерна этого абразива имеют острые режущие грани, легко врезаются в обрабатываемый материал. Из карбида кремния изготовляют круги и бруски на всех связках. Эти круги применяются главным образом для заточки и доводки твердосплавного инструмента, а также для шлифовки очень твердых и хрупких материалов — гранита, легированного чугуна и др.

Условное обозначение карбида кремния зеленого — КЗ, карбида кремния черного — КЧ. В зависимости от содержания карбида кремния, изготовляют следующие его марки: К39 (К399), К38 (К398), КЧ8 (КЧ98), КЧ7 (КЧ97).

Эльбор, кубонит, борозон. Эльбор, кубонит и борозон — новые сверхтвердые материалы, полученные на основе кубического нитрида бора (КНБ). Они отличаются параметрами синтеза КНБ (давления, температуры, времени выдержки), растворителя и добавок. КНБ, синтезируемый в зависимости от основных исходных материалов и условий синтеза, имеет существенные отличия и выпускается под указанными названиями.

Кубический нитрид бора — синтетический материал, приближающийся по твердости к алмазу.

В нашей стране КНБ впервые был получен в 1960 г. в лабораторных условиях в институте физики высоких давлений АН СССР. С 1964 г. было начато опытно-промышленное, а затем и промышленное производство КНБ.

Выдающиеся физико-механические свойства КНБ: высокие твердость и теплопроводность, большая термостабильность (почти в 2 раза больше по сравнению с алмазом) и химическая инертность по отношению к железу. Эти свойства делают его незаменимым материалом для обработки сталей. Несмотря на несколько меньшую твердость по сравнению с алмазом, КНБ работает намного лучше его.

Абразивным инструментом из КНБ эффективно обрабатываются труднообрабатываемые сплавы стали, закаленные до высокой твердости (быстрорежущие, нержавеющие, жаропрочные и др.).

Из разновидностей КНБ в нашей стране наиболее широкое применение получил эльбор (условное обозначение Л). Круги из эльбора используются для заточки режущих инструментов, для шлифования изделий из специальных чугунов и т. д.

По данным В. С. Лысанова и Д. Ф. Шпотаковского [12], при шлифовании ванадиево-кобальтовых быстрорежущих сталей круги из эльбора по сравнению с остальными показали увеличение производительности в 2 раза и удельной производительности до 55—145 раз. Износ кругов из эльбора в 50— 100 раз меньше износа кругов из других абразивных материалов.

Инструмент из эльбора и других разновидностей КНБ должен получить надлежащее применение при заточке и доводке дереворежущего инструмента.

Микротвердость и режущая способность перечисленных абразивных материалов следующая:

  Микротвердость, кгс/мм3 Режущая способность
по износу стеклянного диска, г
Алмазы А и АС
Эльбор
Карбид бора
Карбид кремния зеленый
Электрокорунд белый
Монокорунд
Электрокорунд хромистый
8000—10 600
8000—10 000
4000—4 800
2840—3 300
2200—2 600
2100—2 600
2240—2 400
0,75—0,77
0,58—0,64
0,50—0,58
0,40—0,45
0,135
0,160
0,164