Co to są materiały superabrazyjne?
Termin super ścierniwa został użyty do opisania nowych opcji narzędzi skrawających opartych na materiale z polikrystalicznego diamentu (PCD) opracowanym przez General Electric (GE) Company w USA w latach 70. XX wieku. Te bardzo twarde, kruche mieszanki stanowiły udoskonalenie dostępnych narzędzi do szlifowania i cięcia, choć wymagały nowych technik prawidłowego użytkowania. Materiały są tak twarde, że do kształtowania narzędzi skrawających wykonanych z tych związków można użyć tylko diamentowych tarcz tnących.
Aby jeden materiał mógł wypolerować inny, pierwszy materiał musi być twardszy niż drugi. Twardość jest wartością półilościową i odnosi się do ogólnej zdolności materiału do uniknięcia pękania po przyłożeniu siły. Twardość jest zwykle związana z wytrzymałością w użytkowaniu i długą żywotnością. Materiały stosowane w częściach krytycznych stały się twardsze i bardziej odporne na ścieranie w miarę opracowywania ulepszeń stopów metali i struktur bimetalicznych. Części te muszą zostać obrobione według specyfikacji, aby spełnić najwyższe tolerancje, samo formowanie jest niewystarczające.
Gdy części metalowe stały się mocniejsze, opracowano twardsze materiały narzędzi skrawających, w tym węglową stal narzędziową, stal szybkotnącą i stopy odlewnicze. Zastosowano również materiały na bazie ceramiki, takie jak węgliki spiekane i cermetale. Wprowadzenie super materiałów ściernych znacznie poszerzyło możliwości dostępne dla producenta narzędzi.
Materiały ścierne GE PCD składają się z warstwy mikrona - 3,3 × 10–6 stóp lub 1 × 10–6 metrów - warstwy diamentu związanej z podłożem z węglików spiekanych. PCD to syntetyczny diament składający się z wielu kryształów. Podczas szlifowania kryształy te odrywają się i pozostawiają ostrzejsze krawędzie, aby kontynuować polerowanie. Czyste krawędzie złamanej cząstki łatwiej oczyszczają powierzchnię szlifowania, unikając zaślepiania powierzchni. Ta właściwość samoczyszczenia pozwala na pracę ściernicy przy wyższych prędkościach, zmniejsza obciążenie elektryczne i wytwarza mniej ciepła.
Polikrystaliczny sześcienny azotek boru (PCBN) jest podobną klasą superabrazyw, która zastępuje kryształy boru sześciennymi. PCD jest stosowany w zastosowaniach nieżelaznych, takich jak aluminium i miedź, oraz w materiałach organicznych, takich jak tworzywa sztuczne, związki gumy i drewno. Materiały PCBN są wykorzystywane do zastosowań żelaznych, takich jak żeliwo szare. W obu rodzajach materiałów superściernych sposób, w jaki środek jest związany z podłożem, jest również ważny dla wydajności. W wielu zastosowaniach zeszklone wiązanie wydaje się być lepsze niż wiązania metaliczne lub żywiczne, wykazując lepsze wykończenie krawędzi metalowych środków wiążących i agresywne cięcie środków żywicznych.
Aby korzystać z narzędzi do cięcia superabrazyw, producenci musieli nauczyć się nowych technik. Dotychczasowe udane kombinacje prędkości posuwu i prędkości kół nie dawały produktów wysokiej jakości. W rezultacie zawód szlifierski opracował nowe maszyny i procesy do pracy z nowymi materiałami.
Narzędzia tnące PCD i PCBN same mogą być szlifowane tylko twardszymi materiałami. Same tarcze diamentowe są w stanie szlifować super ścierniwa. Koła muszą być dokładnie określone pod względem rodzaju diamentu, wielkości kryształów i kruchości, aby skutecznie szlifować te super twarde materiały.