Pytania i odpowiedzi

Materiały ścierne

Materiały i narzędzia ścierne stosuje się do obróbki ściernej, polega ona na mikroskrawaniu materiału obrabianego narożami ziaren ściernych, spełniające rolę mikroostrzy naroża mają nieokreśloną i zróżnicowaną geometrię. Charakter pracy naroży zależy od kontaktu z materiałem obrabianym. Część z nich skrawa, cześć plastycznie zarysowuje powierzchnię obrabianą, zaś niektóre wywołują tylko silne tarcie.
 
Charakterystyka obróbki ściernej
Obróbka ścierna jest odmianą obróbki skrawaniem, w której usuwanie zbędnego materiału odbywa się za pomocą narzędzi ściernych lub luźnych ziaren. Liczne ziarna o nieokreślonej geometrii mają nieregularne kształty, wiele krawędzi i wierzchołków. Orientacja ziaren względem głównych kierunków kinematycznych w chwili zetkniecia z materiałem ma charakter losowy. Podczas obróbki ściernej poza wiórowym usuwaniem naddatku występują także sprężyste i plastyczne odkształcenia materiału. Grubość warstwy skrawanej przez poszczególne ostrze jest bardzo mała.
Oddziaływanie narzędzia ściernego na materiał: a) schemat ogólny, b) geometria ostrzy pojedynczego ziarna; 1-przedmiot obrabiany, 2-ziarna ścierne, 3-spoiwo, 4-wiór, 5-pory.
 
Rozróżnia się trzy fazy działania ziarna ściernego:
 
I-ziarno ścierne uderza pod małym kątem w materiał obrabiany z prędkością Vw i pojawia się odkształcenie sprężyste oraz tarcie między ziarnem i materiałem. odkształcenie to zależy od właściwości materiału i parametrów obróbki.
 
II-ostrze wgłębia się w materiał, rośnie wzajemny nacisk i powoduje trwałe odkształcenie plastyczne materiału szlifowanego, czemu towarzyszy tarcie wewnętrzne. Materiał zaczyna się nawarstwiać i wypływać na boki wykonywanego rowka i przed ostrze.
 
III-ostrze osiąga progową głębokość i rozpoczyna właściwe tworzenie wióra. Wartość tej głębokości zależy od rodzaju i właściwości materiału (granicy plastyczności przy ścinaniu), promienia zaokrąglenia wierzchołka ziarna, kąta wcinania, siły nacisku, temperatury i prędkości skrawania.
 
Charakterystyczna dla szlifowania jest rzeczywista grubość warstwy skrawanej materiału hr, która jest mniejsza od grubości nominalnej h.
 
Podczas skrawania materiału zużyciu mechanicznemu podlegają pojedyncze ziarna ścierne, co ze zużyciem spoiwa powoduje makrozużycie narzędzia.
Rodzaje mechanicznego zużycia ziaren ściernych: a) ścieranie wierzchołków ziaren, b) wykruszanie powierzchniowe cząstek ziaren, c) pękanie ziaren, d) wyrywanie ziaren ze spoiwa.
 
Szlifowalność materiałów
Szlifowalnością nazywa się podatność materiału na zmiany kształtów i wymiarów przez zeszlifowanie określonej warstwy materiału. Zależy ona od rodzaju materiału obrabianego, sposobu i odmiany szlifowania, rodzaju i jakości technicznej szlifierki, charakterystyki ściernicy i sposobu jej obciągania, a także od parametrów i warunków szlifowania. Szlifowalność stali zależy od składu chemicznego i obróbki cieplnej, a także od ilości i postaci takich składników węglikotwórczych, jak wanad, tytan, molibden i wolfram. Stale szybkotnące odznaczają się średnią i złą skrawalnością, a decydujące znaczenie ma zawartość wanadu, ponieważ występują węgliki wanadu, których twardość jest większa od twardości ziaren elektrokorundu. Im większa zawartość wanadu, tym mniejszy wskaźnik szlifowania G, a więc tym gorsza szlifowalność. Stale molibdenowe odznaczają się lepszą szlifowalnością niż wolframowo-molibdenowe, te zaś lepszą niż wolframowe. Stale niskostopowe, łożyskowe są łatwo szlifowalne. Do materiałów trudno szlifowalnych zalicza się żeliwa białe, stopy twarde, stale austenityczne i nierdzewne, stopy niklu i materiały ciągliwe, a także szkło i ceramikę.
 
Dokładność geometryczna i jakość warstwy wierzchniej
Główne przyczyny powstawania odchyłek wymiarowo-kształtowych i wad powierzchni to:
 
-odkształcenia sprężyste układu OUPN, wywołane siłami skrawania
 
-odkształcenie cieplne głównych elementów i zespołu szlifierki (wrzeciona, wrzeciennika, itp.)
 
-mała sztywność przedmiotu obrabianego
 
-zużycie ściernicy i jej odkształcenie sprężyste, co powoduje zmiany długości styku średnicy z przedmiotem
 
-drgania
 
Właściwości warstwy wierzchniej przedmiotu po szlifowaniu, czyli jej cechy geometryczne i fizyczne są rezultatem nakładania się na siebie oddziaływań mechanicznych i cieplnych. Siły skrawania wywołują w warstwie wierzchniej odkształcenia sprężyste i plastyczne, umocnienie oraz ściskające naprężenia własne. W zależności od wartości temperatury w strefie skrawania występują takie zjawiska jak: rekrystalizacja, zdrowienie, a nawet przemiany strukturalne. Powstają przy tym rozciągające naprężenia własne i zmiana twardości. Oddziaływanie cieplne często ma dominujące znaczenie w procesie szlifowania.
 
Wady powierzchni szlifowanych:
 
-przypalenia miejscowe powierzchni w skutek nagrzewania do wysokiej temperatury i rozpadu martenzytu na perlit,
 
-makro i mikropęknięcia warstwy wierzchniej wskutek zmian strukturalnych,
 
-zadrapania wytworzone przez ziarna ścierne znajdujące się w chłodziwie,
 
-ślady posuwu wytworzone przez ściernicę o zukosowanej tworzącej, wywołane nieprawidłowym obciąganiem ściernicy,
 
-miejscowe wybłyszczenia spowodowane stępioną ściernicą, która chwilowo nie skrawa lecz dociera i ugniata powierzchnię.
 
Ciepło i temperatura szlifowania
Energia mechaniczna zużywana w szlifowaniu na tworzenie wiórów, odkształcenia sprężyste i plastyczne oraz na tarcie ziaren ściernych i spoiwa o materiał zamienia się prawie w całości w ciepło. Bilans ciepła można zapisać wzorem:
 
Q = Qw + Qp + Qs + Qo
 
Qw-ciepło unoszone przez wióry
Qp-ciepło wnikające w przedmiot obrabiany
Qs-ciepło przechodzące do ściernicy
Qo-ciepło uchodzące do otoczenia
 
Udział poszczególnych składników tej sumy ciepła Q zależy od odmiany i warunków szlifowania, przy czym największe znaczenie ma ciepło wnikające w przedmiot obrabiany, ponieważ może ujemnie na jakość warstwy wierzchniej przedmiotu.
Warunki technologiczne wpływające na temperaturę to:
-wartości wielkości nastawnych (a, Vp, Vs)
-charakterystyka ściernicy i stan czynnej powierzchni (ostrość)
-typ chłodziwa, sposób i obfitość chłodzenia
-cieplne właściwości materiału obrabianego, zwłaszcza przewodność cieplna
-rzeczywista długość styku ściernicy z materiałem
 
źródło: fabisiak.ps.pl


Z czego wytwarza się materiały ścierne?

Głównymi składnikami narzędzi ściernych są materiały ścierne w postaci drobnych cząstek. Są to naturalne lub sztuczne materiały ceramiczne (ogólniej mineralne), o bardzo dużej twardości. Spośród wszystkich znanych materiałów, najtwardszym jest diament naturalny będący alotropową odmiana węgla. Wytwarzane są również diamenty syntetyczne. Oprócz diamentu grupę materiałów twardych stosowanych jako materiały scierne stosowane są związki proste chemiczne takie jak tlenki, węgliki azotki metali. Wszystkie te związki występuje w przyrodzie jako naturalne oraz są wytwarzane syntetycznie. Syntetyczne materiały ścierne wytwarza się przemysłowo, w taki sposób, by uzyskać najkorzystniejsze właściwości obróbkowe, np. jak największą twardość, odporność chemiczną i termiczną etc.


Jakie są rodzaje materiałów ściernych?

Tablica.I. Charakterystyka materiałów ściernych naturalnych
 
Podstawowymi materiałami stosowanymi w obróbce ściernej są materiały syntetyczne.
 
Są to elektrokorund (A), węglik krzemu (C), regularny azotek boru (BN) oraz diament (D). Ich ważniejsze właściwości zebrano w tablicy II,
 
zaś w tablicy III właściwości najczęściej stosowanych gatunków elektrokorundu.
 
Pozostałe materiały służą głównie do realizacji specyficznych sposobów obróbki ściernej powierzchniowej. Przyjęto określać diament oraz regularny azotek boru jako materiały supertwarde (HV0,02>45GPa), natomiast pozostałe materiały ścierne określa się jako konwencjonalne.
 


Jakie są oznaczenia i zastosowania materiałów ściernych

99C - Węglik krzemu zielony Wysokiej czystości węglik krzemu jest barwy zielonej i zawiera min. 99% SiC. Stosowany do szlifowania węglików spiekanych, ceramiki, kamieni, do ostrzenia narzędzi skrawających z ostrzami z węglików spiekanych.
 
98C- Węglik krzemu czarny Zawiera 98% SiC i więcej domieszek. Stosowany podobnie jak 99C do szlifowania węglików spiekanych, materiałów ceramicznych, betonu, kamienia, do zgrubnego szlifowania odlewów z twardego i kruchego żeliwa białego oraz do przecinania betonu, kamienia, żeliwa białego.
 
BN - Borazon sześcienny azotek boru otrzymuje się z azotku boru przy bardzo wysokich ciśnieniach w temperaturze ok. 1650°C. Zabarwienie kryształów borazonu jest czarne lub brązowe, rzadziej mlecznobiałe, szare lub żółte.
 
D - Diament naturalny węgiel w postaci krystalicznej ma największą twardość ze wszystkich materiałów ściernych. Rozróżnia się trzy typy naturalnych diamentów technicznych: boart, carbon, ballas.
 
Boart występuje w postaci dosyć dużych kryształów o zabarwieniu szarym do ciemnobrązowego.
 
Carbon ma charakterystyczne czarne zabarwienie.
 
Ballas jest odmianą po średnią między carbonem, a diamentem krystalicznym.
 
SD - Diament syntetyczny otrzymuje się z grafitu, węgla z trzciny cukrowej itp., w warunkach bardzo wysokich ciśnień 5600÷12650 MPa i więcej, oraz temperaturach 1200÷2400°C. Można otrzymać również diament bezpośrednio z diamentu bez udziału katalizatorów w odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu.


Tarcze do cięcia i szlifowania

Wysokoobrotowe tarcze do cięcia i szlifowania KLINGSPOR KRONENFLEX zaostały wynalezione przez Carla Klingspora na początku lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku, są obecnie stosowane na całym świecie.
 
Składniki tarcz do cięcia i szlifowania są identyczne. Jedynie ich ilość jest bardzo różna. Tarcze do szlifowania posiadają ponadto dodatkowe wzmocnienie z włókna szklanego, ponieważ w czasie szlifowania występuje znacznie wyższe obciążenie boczne niż przy cięciu. Dlatego też tarcze do szlifowania są i muszą być znacznie grubsze niż tarcze do cięcia. Tarcze do szlifowania KLINGSPOR mają grubość od 4 mm – 8 mm, tarcze do cięcia od 1 mm – 3,5 mm. Stosowane obecnie ziarna powstają wyłącznie w wyniku produkcji syntetycznej. Ziarna syntetyczne zachowują w odniesieniu do ich ciągliwości i właściwości skrawających znacznie bardziej równomierną jakość i mają duży wpływ na charakterystykę pracy tarczy. W tarczach do cięcia i szlifowania stosuje się elektrokorund, węglik krzemu oraz od niedawna również elektrokorund cyrkonowy. Kolejnymi komponentami tarcz do cięcia i szlifowania są żywice (w formie płynnej i suchej) oraz wypełniacze. Pod pojęciem wypełniaczy kryją się dodatki modyfikujące. Poprzez dodanie wypełniaczy można mieć wpływ na określone właściwości tarcz, na przykłąd wydajność cięcia lub wytrzymałość na rozerwanie.
 
Nazwa KRONENFLEX składa się z dwóch pojęć: KRONE (korona) pochodzi od symbolu miasta w której firma powstała i słowa FLEX które pochodzi od projektanta szybkoobrotowej szlifierki kątowej, firmy Ackermann und Schmidt, która z inicjatywy Carla Klingspora zajmowała się tematem szybkoobrotowych maszyn.
 
KRONENFLEX w naszej ofercie


Tarcze do cięcia i szlifowania - rozwiązywanie problemów

ŚCIERNICA NIE przecina
Przyczyna W przypadku przypalania materiału: ściernica zbyt gruba lub zbyt cienka
Rozwiązanie Użyć ściernicy o mniejszej grubości lub o mniejszym stopniu twardości, sprawdzić prędkość obwodową
Przyczyna Prędkość obwodowa zbyt mała
Rozwiązanie Zwiększyć liczbę obr/m do wartości maksymalnej (80m/sek)
 
NADMIERNE ZUŻYCIE
Przyczyna W przypadku białego brzegu tnącego: ściernica zbyt miękka
Rozwiązanie Użyć twardszej ściernicy
Przyczyna Prędkość obrotowa zbyt mała
Rozwiązanie Zwiększyć liczbę obr/m do wartości maksymalnej (80m/sek)
Przyczyna Spadające obroty podczas cięcia
Rozwiązanie Użyć maszyny o większej mocy, zmniejszyć nacisk na maszynę
 
BRZEG ŚCIERNICY POKRUSZONY
Przyczyna Ściernica tnąca użyta do szlifowania
Rozwiązanie Do szlifowania używać wyłącznie ściernic przeznaczonych do szlifowania
Przyczyna Obrabiany przedmiot się przesuwa
Rozwiązanie Zamocować przedmiot obrabiany w sposób uniemożliwiający jego przesuw
Przyczyna Zbyt duży nacisk boczny
Rozwiązanie Na ściernicę wywierać nacisk tylko w części promieniowej
 
PĘKNIĘCIE W OKOLICACH OTWORU LUB W CZĘŚCI ŚRODKOWEJ
Przyczyna Ściernica utkwiła w obrabianym przedmiocie/materiale
Rozwiązanie Mocniej naciśnij ściernicę w części promieniowej i poruszaj nią w przód i w tył
Przyczyna Do szlifowania użyto ściernicy tnącej
Rozwiązanie Do szlifowania używać wyłącznie ściernic przeznaczonych do szlifowania
Przyczyna Zbyt duży nacisk boczny
Rozwiązanie Na ściernicę wywierać nacisk tylko w części promieniowej
Przyczyna Rożne średnice kołnierza górnego/dolnego
Rozwiązanie Używać kołnierzy o takiej samej średnicy
 
Tarcze do szlifowania, problemy i ich rozwiązywanie:
 
ŚCIERNICA NIE szlifuje
Przyczyna Ściernica zbyt twarda, ściernica ślizga sie po materiale i powierzchnia szlifująca zaczyna błyszczeć
Rozwiązanie Użyć ściernicy o bardziej miękkiej charakterystyce
Przyczyna Zbyt mały nacisk
Rozwiązanie Zwiększyć nacisk
Przyczyna Zbyt mała moc maszyny
Rozwiązanie Użyć maszyny o większej mocy
Przyczyna Ściernica się zabija i tępi (materiały nieżelazne)
Rozwiązanie Stosować ściernice typu Alu, które zapobiegają zabijaniu się ściernicy przy cięciu nieżelaznych.
 
NADMIERNE ZUŻYCIE
Przyczyna Ściernica zbyt miękka
Rozwiązanie Użyj twardszej ściernicy
Przyczyna Zbyt duży nacisk
Rozwiązanie Zmniejszyć nacisk, pozwolić, aby szlifowała sama tarcza
Przyczyna Spadek prędkości obwodowej
Rozwiązanie Użyć maszyny o większej mocy, zmniejszyć nacisk na maszynę
Przyczyna Zbyt mała prędkość obwodowa
Rozwiązanie Prędkość 80m/s jest prędkością optymalną
 
BRZEG ŚCIERNICY POKRUSZONY
Przyczyna Zbyt mały kąt szlifowania
Rozwiązanie Zmień kąt na 30 - 40°
Przyczyna Obrabiany przedmiot się przesuwa lub wibruje
Rozwiązanie Zamocować przedmiot obrabiany w sposób uniemożliwiający jego przesuw
Przyczyna Zbyt duży nacisk
Rozwiązanie Zmniejszyć nacisk, pozwolić, aby szlifowała sama tarcza
 
PĘKNIĘCIA NA SPODZIE ŚCIERNICY
Przyczyna Zbyt duża powierzchnia styku
Rozwiązanie Zmniejszyć powierzchnię styku

Jak wyważyć ściernicę ceramiczną

System wyważania za pomocą dwóch ciężarków ("kamieni")
  1. Zamontuj ściernice w kołnierzach mocujących.
  2. Usuń ciężarki wyważające z rowka kołnierza lub ustaw je naprzeciwko siebie tak, aby ich masy znosiły się wzajemnie.
  3. Obciągnij ściernice, aby nie było bicia.
  4. Zdemontuj ściernice ze szlifierki razem z obsadą po uprzednim odwirowaniu chłodziwa i zamontuj ją na trzpieniu do wyważania.
  5. Umieść ściernice na wyważarce, pozwól na jej swobodny ruch i po zatrzymaniu zaznacz kredą górny, najlżejszy punkt.
  6. Przesuń ciężarki wyważające w dół od górnego najlżejszego punktu tak, aby kąt między ich dolnymi krawędziami wynosił 90 stopni.
  7. Obróć ściernice tak, aby jeden z ciężarków znalazł się o ok. 45 stopni poniżej linii poziomej i następnie zaobserwuj kierunek ruchu ściernicy. Kiedy zwolnisz uchwyt ręki ciężarek wyważający może wskazywać obrót w kierunku linii pionowej.
  8. W tym wypadku ciężarek powinien zostać przesunięty w dół, w kierunku od najlżejszego punktu.
  9. Pamiętaj, aby przesuwać ciężarki zawsze w kierunku przeciwnym do rotacji. Kontynuuj wyważanie używając lewego i prawego ciężarka, przesuwaj ciężarki max. o 3 mm podczas jednego ruchu, zmniejszaj wielkość przesunięcia w miarę zwalniania szybkości ruchu ściernicy.
  10. Powtarzaj w/w czynności do momentu, kiedy ściernica pozostanie statyczną we wszystkich położeniach.
  11. Zablokuj położenie ciężarków i zamontuj ściernicę oprawą na wrzecionie szlifierki.


Zalecenia dotyczące narzędzi ściernych

Maksymalna prędkość robocza

Maksymalna prędkość robocza narzędzi ściernych jest to maksymalna prędkość, z jaką wirujący element ścierny może być używany w danej szlifierce podczas pracy. Jest ona podawana w m/s i ustalona w obowiązujących normach (np. DIN EN 12413, DIN EN 13743 i DIN EN 13236).

  • Tarcze fibrowe i talerze wsporcze (80 m/s)
  • Tarcze do cięcia i zdzierania Kronenflex (80 m/s ręczne, 100 m/s stacjonarne)
  • Ściernice garnkowe Kronenflex (50 m/s)
  • Ściernice listkowe talerzowe (80 m/s)
  • Diamentowe tarcze do cięcia (80-100 m/s)


Wzór na obliczanie prędkości skrawania:

Vc = (π * D * n) / (60 * 1000)

  • Vc = prędkość skrawania [m/s]
  • D = średnica narzędzia [mm]
  • n = prędkość obrotowa [1/min.]

źródło: klingspor.pl


Rodzaje podłoży

Bez względu na to, czy jest to papier, płótno, fibra czy poliester, podłoże musi być wystarczająco gładkie, mocne i odpowiednio elastyczne.


Podłoże papierowe (Gramatury):

  • GRAMATURA A (70 G): Lekkie i elastyczne, do ręcznego wykańczania.
  • GRAMATURA C (120 G): Mocniejsze, do szlifowania ręcznego i lekkich szlifierek.
  • GRAMATURA D (150 G): Szlifowanie zgrubne i średnio dokładne.
  • GRAMATURA E (220 G): Duża odporność na rozerwanie (rolki, pasy).
  • GRAMATURA F (300 G): Najmocniejsze, do docierania wałów korbowych.


Podłoże fibrowe:

Podłoża fibrowe, wykonane z wielu warstw papieru bawełnianego lub celulozy, są niezwykle mocne i sztywne, stosowane głównie w tarczach do szlifierek kątowych.


 

Podłoża fibrowe, wykonane z wielu warstw impregnowanego papieru są twarde i mocne, przy czym jednocześnie na tyle elastyczne, że mogą być używane do wielu zastosowań. Fibra o grubości 0,8mm najbardziej wytrzymała ze wszystkich podłoży stosowanych do produkcji narzędzi ściernych nasypowych. Krążki fibrowe przeznaczone są do agresywnej obróbki przy użyciu szlifierek ręcznych.


Jaki rodzaj podłoża - Płótno

Płótno jest materiałem bardziej wytrzymałym niż papier, ma większą odporność na rozdarcie i znosi ciągłe zginanie w trakcie użycia. Norton stosuje w swojej produkcji narzędzi ściernych nasypowych tradycyjne płótno tkane. Podłoże płócienne, dzięki swojej budowie i właściwościom jest materiałem idealnym do produkcji narzędzi ściernych przeznaczonych do określonych zastosowań. Gramatura standardowych płócien stosowanych w narzędziach ściernych nasypowych oznaczona jest kodem literowym, który zapisany jest na podłożu gotowego wyrobu zaraz po symbolu wielkości ziarna.

  • PŁÓTNO J
    Najlżejsze i najelastyczniejsze podłoże płócienne, używane wtedy, gdy wykończenie i jednolitość powierzchni istotniejsza jest od wielkości usuwanego naddatku. Narzędzia na tym podłożu są idealne do wykańczania i wygładzania oraz tam, gdzie wymagana jest elastyczność tak, jak przy obróbce powierzchni profilowych.
  • PŁÓTNO X
    Płótno X - mocniejsze i relatywnie sztywniejsze od płótna J. Narzędzia na tym podłożu charakteryzują się stałą i powtarzalną wydajnością, doskonałym wykończeniem powierzchni oraz długą żywotnością. Wyroby o dużym rozmiarze ziarna i na podłożu X są idealne do usuwania dużych naddatków, a te o granulacji drobniejszej są rekomendowane do wykańczania i polerowania powierzchni.
  • PŁÓTNO Y
    Płótno mocniejsze i bardziej odporne na rozwarstwienia wzdłużne. Płótno Y stosowane jest do produkcji narzędzi przeznaczonych do najsurowszych zastosowań jak np. taśmy wąskie do szlifierek ręcznych, taśmy szerokie do szlifowania tarcicy i kalibrowania płyt wiórowych.

Nowa rejestracja konta

Posiadasz już konto?
Zaloguj się lub zresetuj hasło