Razvoj in uporaba abrazivov in brusilnih orodij

Brusilna orodja so orodja, ki se uporabljajo za brušenje, lepljenje in poliranje. Večina brusnih orodij so umetna orodja, izdelana iz abrazivov in veziv, obstajajo pa tudi naravna brusna orodja, neposredno predelana iz naravnih mineralov. Poleg tega, da se abrazivna orodja široko uporabljajo v proizvodnji strojev in drugih kovinskopredelovalnih industrijah, se uporabljajo tudi v predelavi hrane, papirni industriji in obdelavi nekovinskih materialov, kot so keramika, steklo, kamen, plastika, guma in les. Pri uporabi brusnega orodja, ko so brusna zrna topa, zaradi delnega drobljenja samih brusnih zrn ali lomljenja veziva, brusna zrna delno ali v celoti odpadejo z brusnega orodja, brusno sredstvo pa na delovno površino brusnega orodja. abrazivno orodje nenehno ustvarja nove rezalne robove ali nenehno izpostavlja nova ostra abrazivna zrna, tako da lahko abrazivno orodje vzdržuje rezalno zmogljivost za določeno obdobje časa. Ta lastnost abrazivnih orodij, ki se samoostrijo, je pomembna lastnost abrazivnih orodij v primerjavi s splošnimi rezalnimi orodji.

Človek je že v mlajši kameni dobi začel uporabljati naravne brusne kamne za obdelavo kamnitih nožev, kamnitih sekir, orodja iz kosti, rogov in zob. Leta 1872 so se v ZDA pojavili keramični brusi iz naravnih abrazivov in gline. Okrog leta 1900 so se pojavili umetni brusi, drugo za drugim so izdelovali različna brusna orodja iz umetnih brusov, kar je ustvarilo pogoje za hiter razvoj brusov in brusilnih strojev. Od takrat se je delež naravnih brusov v brusih postopoma zmanjševal.

Abrazivi so glede na vir surovin razvrščeni v dve kategoriji: naravni abrazivi in ​​umetni abrazivi. Edini naravni abraziv, ki se običajno uporablja v strojni industriji, je naftni kamen. Umetni abrazivi so razvrščeni v pet kategorij glede na njihove osnovne oblike in strukturne značilnosti: brusilne plošče, brusilne glave, oljni kamni, peščene ploščice (skupno imenovani vezani abrazivi) in prevlečeni abrazivi. Poleg tega so abrazivi tudi običajno razvrščeni kot vrsta abrazivov.

Vezane abrazive lahko glede na uporabljene abrazive razdelimo na navadne brusne materiale in super trde abrazivne brusne materiale. Prvi je izdelan iz običajnih abrazivov, kot sta korund in silicijev karbid, medtem ko je drugi izdelan iz super trdih abrazivov, kot sta diamant in kubični borov nitrid. Poleg tega obstajajo nekatere posebne sorte, kot so abrazivi iz sintranega korunda.

Navadni abrazivno vezani abrazivi so abrazivi, ki so vezani z vezivom, da tvorijo določeno obliko in imajo določeno trdnost. Na splošno so sestavljeni iz abrazivov, veziv in por, ki jih pogosto imenujemo trije elementi vezanih abrazivov.

Abrazivi igrajo rezalno vlogo v brusilnem orodju. Vezivo je material, ki utrjuje ohlapen abraziv v brusilno orodje. Obstajata dve vrsti: anorganski in organski. Anorganska veziva vključujejo keramiko, magnezijev in natrijev silikat itd.; med organska veziva spadajo smole, guma in šelak itd. Med njimi se najpogosteje uporabljajo keramika, smole in veziva za gumo.

Med mletjem lahko pore zadržujejo in odstranjujejo ostružke ter lahko zadržujejo hladilno tekočino, ki pomaga odvajati toploto mletja. Za izpolnitev določenih posebnih zahtev glede obdelave lahko pore impregniramo tudi z določenimi polnili, kot sta žveplo in parafin, da izboljšamo učinkovitost abrazivnega orodja. To polnilo imenujemo tudi četrti element abrazivnega orodja.

Postavke, ki označujejo značilnosti običajnih abrazivnih brusnih orodij, vključujejo: obliko, velikost abraziva, velikost delcev, trdoto, strukturo, podlago, podložno lepilo in vezivo. Trdota abrazivnih orodij se nanaša na težavo abrazivnih zrn, ki odpadejo s površine abrazivnih orodij pod delovanjem zunanje sile, kar odraža moč veziva, da drži abrazivna zrna.

Trdota abrazivnega orodja je odvisna predvsem od količine dodanega veziva in gostote abrazivnega orodja. Če abrazivni delci zlahka odpadejo, to pomeni, da ima abrazivno orodje nizko trdoto; sicer pomeni, da je trdota visoka. Stopnja trdote je na splošno razdeljena na sedem glavnih stopenj: super mehka, mehka, srednje mehka, srednja, srednje trda, trda in super trda. Te ravni je mogoče nadalje razdeliti na več majhnih ravni. Metode za merjenje trdote abrazivnih orodij so ročna konusna metoda, mehanska konusna metoda, Rockwellova metoda za merjenje trdote in metoda peskalnega merilnika trdote.

Trdota brusilnega orodja je v ustreznem razmerju z njegovim dinamičnim modulom elastičnosti, kar je ugodno za uporabo zvočne metode za merjenje dinamičnega modula elastičnosti brusilnega orodja za izražanje trdote brusilnega orodja. V procesu brušenja, če je trdota materiala obdelovanca visoka, se običajno izbere brusno orodje z nizko trdoto; sicer se izbere brus z visoko trdoto.

Mikrostrukturo abrazivnih orodij lahko grobo razdelimo v tri kategorije: tesno, srednje in ohlapno. Vsako kategorijo lahko nadalje razdelimo na več nivojev, ki se razlikujejo po številkah mikrostrukture. Večje kot je število mikrostrukture abrazivnega orodja, manjši je volumski odstotek abraziva v abrazivnem orodju, večja je reža med abrazivnimi zrni in ohlapnejša je mikrostruktura. Nasprotno, manjše kot je mikrostrukturno število, bolj tesna je mikrostruktura. Abrazivnih orodij z ohlapno mikrostrukturo ni enostavno pasivirati med uporabo, proizvajajo manj toplote med postopkom brušenja in lahko zmanjšajo toplotno deformacijo in opekline obdelovanca. Brusna zrna abrazivnih orodij s tesno mikrostrukturo ne odpadejo enostavno, kar prispeva k ohranjanju geometrijske oblike brusnega orodja. Mikrostruktura abrazivnega orodja se kontrolira samo v skladu s formulo abrazivnega orodja med proizvodnjo in se na splošno ne meri.