Az emberiség évezredek óta ismeri a csiszolóanyagokat. Az emberek köveket és homokot használtak kések, lándzsák, nyílhegyek és horgok formázására és élezésére. Az első csiszolóanyag a homokkő volt, amelyben a hatóanyag szerepét a legkisebb kvarcszemcsék játszották. A fémfeldolgozási módszerek felfedezéséig ez a csiszolóanyag lehetővé tette az egész emberiség fejlődését, azóta az embereknek egyszerűen nem volt más módja a munkaeszközök és fegyverek készítésének.
Mi ez fizikai szempontból
A csiszolóanyagok általában nagyon kemény ásványok, amelyek a Mohs-féle keménységi skála felső végén találhatók – a kvarctól a gyémántig. De még a puha anyagok is elláthatják ezt a funkciót. A szivacsokat, a szódabikarbónát és a gyümölcsmagokat joggal nevezhetjük csiszolóanyagnak. Naponta találkozunk velük, és jelentőségük az ember mindennapi életében óriási.
Milyen folyamatokban használhatók?
A csiszolóanyagot nem a fizikai tulajdonságai miatt szokták így nevezni, hanem a használati sajátosságai miatt. Az ilyen folyamatoknak több osztálya van. Különösen egy homokfúvógépben lehet a legtöbb olyan anyagot felhasználni, amelyek normál körülmények között nem rendelkeznek kifejezett koptató tulajdonságokkal. Ez a berendezés erős levegő- vagy vízáramot használ, amelyben bizonyos anyagok kis részecskéi nagy sebességgel mozognak. Egyes esetekben csiszolóhálót használnak, amely a vágószűrő szerepét tölti be.
A homokfúvó gépeket alkatrészek és késztermékek polírozására és befejezésére használják. Ebben az esetben gyakorlatilag bármilyen csiszolóanyag felhasználható: a dió- és gyümölcshéjtól, a puhatestűek héjától és más szerves anyagoktól a legkisebb acél-, salak-, üveg- vagy akár szódabikarbónadarabokig.
Fő összetevők
A kvarchomok a legnépszerűbb csiszolóanyag hidak és más acélszerkezetek homokfúvásához. Ebben az esetben nagyon hatékony rozsdaeltávolítás történik, ami jelentősen növeli a mérnöki szerkezetek tartósságát. Ez a folyamat nagy sűrűségű csiszolóanyagokat igényel. A fémszerkezetek tisztítása általában sűrített levegő használatával jár. Részecskegyorsítóként működik, és nincs további korrozív hatása.
Bizonyos esetekben azonban víz is használható. Különösen betontisztításkorszerkezetek. Szinte minden, a tengerparti övezetben épült építménynek időnként szüksége van rá. A helyzet az, hogy idővel vastag sóréteg és más agresszív vegyületek nőnek a felületükön. A friss víz, amelyhez előzőleg a megfelelő anyagot (csiszolóanyagot) adták, nemcsak eltávolítja azokat a betonból, hanem „sótalanítást” is eredményez. Ez a művelet ismét jelentősen megnöveli az épületek élettartamát.
Késztermékek polírozása
A polírozás a legfontosabb folyamat, amelyben a csiszolóanyagokra nagy a kereslet. A késztermékek vagy egyes alkatrészek tökéletesítésére általában speciális pasztákat vagy lágylemezeket, valamint szintetikus gyanta alapú vegyületeket használnak. Még egy egyszerű csiszolószivacsra is igény van. Manapság a cérium-oxid, a gyémánt, a kvarc, a vas-oxid és a króm-oxid a leggyakrabban használt vegyületek.
A novaculit (sűrű kovás kőzet) a polírozóanyagok előállításához is jó alapanyag. A cérium-oxid a leggyakrabban használt ásványi anyag az üveg csiszolására. Ez a vegyület nem karcolja meg, hanem különleges simaságot és fényt ad. Az utóbbi években azonban gyakrabban használnak szilícium-karbidot és szintetikus gyémántokat erre a célra. Ezek alapján egy különösen drága és hatékony csiszolószalag készül. Nagyon alkalmas különösen "szeszélyes" anyagok feldolgozására.
Mágneses mezők használata
Az elmúlt években az iparban egyre gyakrabban kezdték el gyakorolni a csiszolóélezés folyamatát. Ez nem használ vizet.nyomás alatt és nem sűrített levegőben: a csiszolóanyagok legkisebb részecskéi erős mágneses térben lebegnek, amely a "csiszolókorongot" alkotja. Ezt a módszert a precíziós tervezésben használják, mivel olyan alkatrészek polírozására vagy élesítésére használható, amelyek feldolgozása általában túl drága és/vagy időigényes. Csiszolóanyagként leggyakrabban olyan alumíniumvegyületeket használnak, amelyek fémekkel rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal.
Magnetorheológiai polírozási módszerek
A reológiai polírozási módszerrel a "fizikai" csiszolószerszámot egyáltalán nem használják. Az anyagok folyadékokkal keverednek, amelyek vastagságában elektromos mezők hatására mozognak. Ez a módszer nagyon hasonlít a fent leírthoz, és a precíziós mérnöki és hasonló iparágak egyes részein is használják.
Általánosságban elmondható, hogy az elmúlt években a gyártás során egyre gyakrabban használnak folyadékokkal vagy műgyantákkal előkevert csiszolóanyagokat. Jó példa erre a GOI-val nedvesített, króm-oxid alapú csiszolópaszta. Régóta ismert, de csak az utóbbi években kapott kiemelt figyelmet. Az ok egyszerű - ennek a vegyületnek az alacsony költsége és a polírozás magas hatékonysága. Ezenkívül a csiszolópaszta finoman hat a feldolgozott anyagra, anélkül, hogy megkarcolná vagy károsítaná azt.
Csiszolókorongok sarokcsiszolókhoz ("csiszolók")
Nem csak polírozásra használják. A csiszolóanyagok különösen kemény anyagokat is vághatnak. Ehhez használjon vékony alumínium-oxid és fenol alapú csiszolókorongokathelyek. Ritka esetekben fém csiszolókorongot használnak. Az ilyen eszközök nélkülözhetetlenek, különösen a márványbányákban történő kitermelésnél. Az a tény, hogy ez az ásvány nagyon sűrű, nehéz vágni közönséges fűrészekkel.
Amint már említettük, alumínium-oxidot, szilícium-karbidot, mesterséges gyémántokat és bór-karbidot használnak a fűrészeléshez. Használhatók csiszolókorong készítésére, speciális fűrészek kialakítására is használhatók különösen tartós anyagokhoz.
Az iparban használt főbb eszközök
Így ezek a vegyületek szükségesek az anyagok élezéséhez, polírozásához, vágásához. A modern ipar leggyakrabban mesterséges eredetű csiszolóeszközt használ. Ennek oka a szintetikus anyagok viszonylag alacsony költsége. A természetes eredetű vegyületek sokkal drágábbak. Ide tartozik az alumínium-oxid, amelyet már többször említettünk, valamint a szilícium-karbid, a cirkónium-dioxid és az úgynevezett szuperkoptató anyagok (gyémánt- vagy bór-nitrid).
A kivételek ritkák, és főként a korund képviseli. Nagyon drága, és a termelésben való felhasználása meglehetősen korlátozott. Még ritkább esetben olyan természetes gyémántokat használnak, amelyek rendkívül kis méretük vagy szerkezeti hibáik miatt nem alkalmasak vágásra.
Az ipari csiszolóanyagok fejlődése
A csiszolókorongokhoz használt ipari csiszolóanyagok története a természetes ásványokkal – kvarccal és szilíciummal, valamint korunddal – kezdődött. Ez utóbbi egyébként először kapta a "smirgli" nevet. Ez volt az első bárcsiszoló. A természetes ásványok elutasítása a huszadik század első felében kezdődött, és a végére szinte teljesen be is fejeződött. És itt nem csak a természetes anyagok magas költsége volt a lényeg. A helyzet az, hogy mindegyiknek szigorúan meghatározott tulajdonságai vannak, amelyeket semmilyen módon nem lehet megváltoztatni. A bizonyos körülmények között előállított szintetikus csiszolóanyagok teljesen eltérőek lehetnek, és alkalmasabbak bizonyos atipikus feladatok megoldására.
Például új technológiákkal chipre emlékeztető részecske alakú vegyületet lehet létrehozni. Ez az anyag ideális polírozó kerekek felületre történő felhordásához. Ezenkívül teljesen új anyagokat lehet létrehozni például a titán-oxid alumíniumvegyületekkel való kombinálásával. Ezek a csiszolóanyagok ideálisak különösen kemény felületekhez.
Mikor történt a "koptató áttörés" az iparágban?
A csiszolóanyagok modern gyártását, beleértve a csiszolókorongok és csiszolóhéjak gyártását is, nehéz leírni a védjegyek és szabadalmak tömege miatt, amelyek sok esetben ugyanazt a terméket írják le. Az ilyen ütközések megoldása egyszerű - a kémiai összetétel legkisebb eltérései miatt új védjegyet jegyezhet be. De mi az alapja a szintetikus csiszolóanyagoknak, és mikor kapott lehetőséget az ipar ezek tömeges használatára?
Igazán jelentős esemény a szilícium-karbid, a természetben nem található ásvány felfedezése volt. A szintetikus alumínium-oxid létrehozása az 1890-es években csak ösztönözte a kutatás kezdetét ezen a területen. Az 1920-as évek végérea szintetikus alumínium-oxid, a szilícium-karbid, a gránát és a korund voltak a fő ipari csiszolóanyagok.
De az igazi áttörést 1938-ban érte el. Ekkor vált lehetővé a vegytiszta alumínium-oxid előállítása, amely azonnal a legszélesebb körben alkalmazható a gépészetben. Hamar világossá vált, hogy a cirkónium-oxid és az alumínium-oxid keveréke ideális a különösen kemény fémek igényes vágási munkáihoz. Ez egy igazán egyedi csiszolópor: megőrzi a nagy teljesítményt, de viszonylag olcsó. A pálmát ma is szintetikus alumínium-oxid tartja, amely megőrizte a bauxit alapanyagok eredeti mikrokristályos szerkezetét. Így különösen az egyedülálló Cubitron™, valamint a SolGel™ márkanév alatti kerámia alapú csiszolóanyagok jöttek létre.
A "lányok legjobb barátairól"
A természetes gyémánt a legrégebbi csiszolókő. 1930-ban vált népszerűvé. Ennek két oka volt. Először is, addig az évig a gyémántbányászat volumene egyszerűen elhanyagolható volt, és fizikailag nem tudta fedezni az ipar növekvő igényeit. Másodszor, a közelgő háború akut érzése miatt sok ország sürgősen keresni kezdte a volfrámkarbid gépi feldolgozásának módjait. Ezt az anyagot még mindig használják páncéltörő lövedékek magjának előállítására.
A probléma ennek az anyagnak az irreális keménysége volt, amelyet a koptató feldolgozás egyszerűen nem vett igénybe. A General Electric Company által az 1960-as években végzett tanulmányszintetikus gyémántok kifejlesztéséhez vezetett. Végül az ezen a területen végzett kutatás a köbös bór-nitrid, a CBN felfedezéséhez vezet. Ezt a gyémántkemény keveréket széles körben használják más csiszolóanyagok gyártásához, mivel szó szerint porrá őrölheti a kemény acélokat.
Természetesen ezeknek a csiszolóanyagoknak, minden csodálatos tulajdonságukon kívül, van egy hatalmas hátrányuk is: a költségek. A közelmúltban kivétel az Abral csiszolóanyag, amelyet a Pechiney európai konszern szintetizál. Ez a cég kifejlesztett egyfajta "gyémánt helyettesítőt", amely bár keménységében nem alacsonyabb, mint ők, árban jelentősen nyer.
De nem csak maguk a csiszolóanyagok vitték előre az ipart. Nagy jelentősége volt az alkalmazásuk alapjául szolgáló anyagoknak. A bakelit megalkotásakor lehetővé vált könnyebb, de tartósabb csiszolókorongok gyártása. Egyenletesebben csiszoltak, és a csiszolóanyagok jobban eloszlottak a belső térfogatukban. Ez lényegesen jobb anyagkezelést eredményezett.
Csiszolópapír
A csiszolóhéjak mesterséges és természetes anyagokat, fóliákat, sőt szőtt szálakkal megerősített sima papírt használnak alapként. Egyes esetekben a "csiszolópapírt" úgy nyerik, hogy egy szövetet fenolgyanta vagy víz alapú oldattal impregnálnak (természetesen csiszolóanyagok hozzáadásával). Csiszolószivacs is beszerezhető. Az ilyen eszközöket szinte mindenki széles körben ismeri, folyamatosan találkozunk velük ésnaponta.
Ezeknek az anyagoknak számos alkalmazását leírtuk. De tény, hogy az átlagember a legtöbbjükkel egyáltalán nem találkozik életében. Tehát sokan ismerik a köszörűköveket, fenőköveket vagy ugyanazt a csiszolópapírt, valaki csiszolóhálót használt. De kevesen ismerik azokat az anyagok konkrét típusait, amelyeket például a csapágyak vagy a szuperkemény acélból készült kiváló minőségű kések gyártói használnak. Ez utóbbiakat egyébként szinte lehetetlen otthon élesíteni. Az „élezőknek” nagyon különlegesre van szükségük.
Mely alkalmazások alkalmasak erre vagy arra a csiszolóanyagra?
Speciális igényekhez szupercsiszoló anyagokra van szükség, amelyeket fentebb már röviden megemlítettünk. Ezek csiszolóhéjak, csiszolókefék, korongok és körök formájában is megjelennek. Tehát a szabványos acélminőségű kések gyártásakor a gyártók alumínium-oxidot és szilícium-karbidot használnak. A tömeggyártás ezzel szemben általában kiterjedtebb homokfúvógép-használatot igényel: rozsdamentes acél, golyóscsapágyak és különösen kemény fák tömeges feldolgozása. A legtöbb esetben azonban az iparosok hűek maradnak a "jó öreg" alumínium-oxidhoz. Ez a csiszolópor olcsó, mégis rendkívül hatékony.
Végre
A csiszolóanyagok, közvetve vagy közvetlenül, szinte minden termék előállításában szerepet játszanak, amivel az emberek napi szinten foglalkoznak. Különösen ezek nélkül lehetetlen eloxált alumíniumból készült tokot létrehozni, amelyannyira népszerű az "alma" termékek rajongói körében. Ne felejtsük el, hogy egy egyszerű csiszolókő "csiszoló" vagy akár közönséges csiszolópapír tudósok és kézművesek sok generációjának tevékenységének gyümölcse, akik az évek során összegyűjtötték és rendszerezték tudásukat.
A különböző típusú csiszolóanyagokat, csiszolókorongokat és csiszolóhéjakat gyártó vállalatok felhasználják azt az elméleti tudást, amely számos kapcsolódó iparágban jelen van. A kerámia tanulmányozása során szerzett adatok vezérlik őket, széles körben gyakorolják az alkalmazott kémiát, fizikát és kohászatot. A csiszolóanyagok mindig hasznosak lesznek, sok vállalat modern gyártási ciklusának kulcsfontosságú elemei.
