Nhân loại đã biết về chất mài mòn trong nhiều thiên niên kỷ. Người ta sử dụng đá và cát để tạo hình và mài dao, giáo, đầu mũi tên và lưỡi câu. Chất mài mòn đầu tiên là đá sa thạch, trong đó vai trò của hoạt chất được thực hiện bởi các hạt thạch anh nhỏ nhất. Cho đến khi phát hiện ra các phương pháp gia công kim loại, vật liệu mài mòn này đã giúp cho sự phát triển của cả nhân loại trở nên khả thi, kể từ đó con người không còn cách nào khác để tạo ra các công cụ làm việc và vũ khí.
Nó là gì từ quan điểm vật lý
Thông thường, chất mài mòn là những khoáng chất rất cứng nằm ở đầu trên của thang độ cứng Mohs - từ thạch anh đến kim cương. Nhưng ngay cả những vật liệu mềm cũng có thể thực hiện chức năng này. Bọt biển, muối nở và hố hoa quả có thể được gọi là chất mài mòn. Chúng ta gặp chúng hàng ngày và tầm quan trọng của chúng trong cuộc sống hàng ngày của một người là rất lớn.
Chúng có thể được sử dụng trong những quy trình nào?
Vật liệu mài mòn thường được gọi như vậy không phải vì tính chất vật lý của nó, mà vì tính năng sử dụng. Có một số lớp của các quy trình như vậy. Đặc biệt, trong máy phun cát, có thể sử dụng số lượng vật liệu lớn nhất mà trong điều kiện bình thường không có đặc tính mài mòn rõ rệt. Thiết bị này sử dụng một luồng không khí hoặc nước mạnh, trong đó các hạt nhỏ của một số chất di chuyển với tốc độ lớn. Trong một số trường hợp, lưới mài mòn được sử dụng, đóng vai trò của bộ lọc chopper.
Máy phun cát dùng để đánh bóng và hoàn thiện các chi tiết, thành phẩm. Trong trường hợp này, hầu như bất kỳ vật liệu mài mòn nào đều có thể được lấy đi: từ vỏ của các loại hạt và hạt cây ăn quả, vỏ của động vật thân mềm và các chất hữu cơ khác cho đến những mảnh thép, xỉ, thủy tinh hoặc thậm chí là muối nở nhỏ nhất.
Thành phần chính
Cát thạch anh là chất mài mòn phổ biến nhất cho cầu phun cát và các kết cấu thép khác. Trong trường hợp này, tẩy rỉ rất hiệu quả xảy ra, làm tăng đáng kể độ bền của kết cấu kỹ thuật. Quá trình này đòi hỏi chất mài mòn mật độ cao. Theo quy định, việc làm sạch các cấu trúc kim loại liên quan đến việc sử dụng khí nén. Nó hoạt động như một máy gia tốc hạt và không có tác dụng ăn mòn bổ sung.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp, nước cũng có thể được sử dụng. Đặc biệt khi làm sạch bê tôngcấu trúc. Hầu hết tất cả các công trình được xây dựng ở vùng ven biển theo định kỳ đều cần đến nó. Thực tế là một lớp muối dày và các hợp chất mạnh khác sẽ phát triển trên bề mặt của chúng theo thời gian. Nước ngọt, mà vật liệu thích hợp (chất mài mòn) đã được thêm vào trước đó, không chỉ loại bỏ chúng khỏi bê tông mà còn tạo ra “khử muối”. Một lần nữa, hành động này làm tăng đáng kể tuổi thọ của các tòa nhà.
Đánh bóng thành phẩm
Đánh bóng là quá trình quan trọng nhất mà chất mài mòn đang được yêu cầu rất nhiều. Theo quy luật, bột nhão đặc biệt hoặc đĩa mềm, cũng như các hợp chất dựa trên nhựa tổng hợp, được sử dụng để hoàn thiện thành phẩm hoặc một số bộ phận. Ngay cả một miếng bọt biển mài mòn đơn giản cũng đang được yêu cầu. Ôxít xeri, kim cương, thạch anh, ôxít sắt và ôxít crom là những hợp chất được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Novaculite (đá silic dày đặc) cũng là một nguyên liệu tốt để sản xuất vật liệu đánh bóng. Xeri oxit là khoáng chất phổ biến nhất được sử dụng để đánh bóng thủy tinh. Hợp chất này không làm xước nó, mà mang lại cho nó một độ mịn và sáng bóng đặc biệt. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, cacbua silic và kim cương tổng hợp đã được sử dụng thường xuyên hơn cho mục đích này. Dựa trên chúng, một loại đai mài mòn đặc biệt đắt tiền và hiệu quả được sản xuất. Nó rất thích hợp để chế biến các vật liệu đặc biệt "thất thường".
Sử dụng từ trường
Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều người trong ngành công nghiệp bắt đầu thực hành quá trình mài nhẵn. Điều này không sử dụng nước.dưới áp suất và không phải khí nén: các hạt mài nhỏ nhất bay lơ lửng trong một từ trường mạnh, tạo thành "bánh mài". Phương pháp này được sử dụng trong cơ khí chính xác, vì nó có thể được sử dụng để đánh bóng hoặc mài những bộ phận thường quá đắt và / hoặc tốn thời gian để xử lý. Là một chất mài mòn, các hợp chất của nhôm với những kim loại có đặc tính này thường được sử dụng nhiều nhất.
Phương pháp đánh bóng từ tính
Với phương pháp đánh bóng lưu biến, hoàn toàn không sử dụng công cụ mài mòn "vật lý". Vật liệu được trộn với chất lỏng, theo độ dày của chúng di chuyển dưới ảnh hưởng của điện trường. Phương pháp này rất giống với phương pháp được mô tả ở trên và cũng được sử dụng trên một số bộ phận trong cơ khí chính xác và các ngành công nghiệp tương tự.
Nói chung, trong những năm gần đây, hạt mài trộn sẵn với chất lỏng hoặc nhựa tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong sản xuất. Một ví dụ điển hình là bột nhão mài mòn ướt GOI dựa trên oxit crom. Được biết đến từ rất lâu nhưng chỉ những năm gần đây nó mới được quan tâm đặc biệt. Lý do rất đơn giản - chi phí thấp của hợp chất này và hiệu quả cao trong việc đánh bóng. Ngoài ra, bột nhám tác động nhẹ nhàng lên vật liệu đã qua xử lý mà không làm trầy xước hoặc làm hỏng vật liệu.
Bánh mài dùng cho máy mài góc ("máy mài")
Chúng không chỉ được sử dụng để đánh bóng. Chất mài mòn cũng có thể cắt các vật liệu đặc biệt cứng. Để làm điều này, sử dụng bánh mài mỏng được làm trên cơ sở nhôm oxit và phenolcao độ. Trong một số trường hợp hiếm hoi, đĩa mài mòn kim loại được sử dụng. Những công cụ như vậy là không thể thiếu, đặc biệt, trong việc khai thác đá cẩm thạch ở các mỏ đá. Thực tế là khoáng chất này rất đậm đặc, rất khó để cắt bằng cưa thông thường.
Như chúng ta đã nói, oxit nhôm, cacbua silic, kim cương nhân tạo và cacbua bo được sử dụng để cưa. Chúng có thể được sử dụng để làm đĩa mài mòn, chúng cũng được sử dụng để tạo thành những chiếc cưa đặc biệt cho những vật liệu đặc biệt bền.
Các công cụ chính được sử dụng cho ngành
Vì vậy, những hợp chất này cần thiết để mài, đánh bóng, cắt vật liệu. Ngành công nghiệp hiện đại thường sử dụng một công cụ mài mòn có nguồn gốc nhân tạo. Lý do cho điều này là chi phí tương đối thấp của chất tổng hợp. Các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên đắt hơn nhiều. Chúng bao gồm oxit nhôm, mà chúng tôi đã nhiều lần đề cập, cũng như cacbua silic, zirconium dioxide và cái gọi là chất siêu bền (kim cương hoặc boron nitride).
Ngoại lệ rất hiếm và được đại diện chủ yếu bằng corundum. Nó rất đắt, và việc sử dụng nó trong sản xuất khá hạn chế. Trong những trường hợp hiếm hơn, kim cương tự nhiên được sử dụng không thích hợp để cắt do kích thước cực nhỏ hoặc các khuyết tật về cấu trúc của chúng.
Sự phát triển của chất mài mòn công nghiệp
Lịch sử của hạt mài công nghiệp cho bánh mài bắt đầu từ các khoáng chất tự nhiên - thạch anh và silicon, cũng như corundum. Nhân tiện, nó là thứ sau này, lần đầu tiên nhận được cái tên "emery". Đó là thanh đầu tiênmài mòn. Quá trình đào thải các khoáng chất tự nhiên bắt đầu vào nửa đầu thế kỷ XX và gần như hoàn thành vào cuối thế kỷ này. Và điểm mấu chốt ở đây không chỉ là chi phí vật liệu tự nhiên cao. Thực tế là chúng đều có các thuộc tính được xác định nghiêm ngặt và không thể thay đổi theo bất kỳ cách nào. Hạt mài tổng hợp, được tạo ra trong những điều kiện nhất định, có thể hoàn toàn khác và phù hợp hơn để giải quyết một số nhiệm vụ không điển hình.
Ví dụ, thông qua các công nghệ mới, một hợp chất có hình dạng hạt giống như một con chip có thể được tạo ra. Vật liệu này là lý tưởng để áp dụng đánh bóng bánh xe lên bề mặt. Ngoài ra, các vật liệu hoàn toàn mới có thể được tạo ra bằng cách kết hợp, ví dụ, oxit titan với các hợp chất nhôm. Những chất mài mòn này lý tưởng cho các bề mặt đặc biệt cứng.
"Bước đột phá mài mòn" trong ngành xảy ra khi nào?
Sản xuất hạt mài hiện đại, bao gồm sản xuất bánh mài và da nhám, rất khó để mô tả do số lượng lớn các nhãn hiệu và bằng sáng chế, trong nhiều trường hợp mô tả cùng một sản phẩm. Giải pháp cho những va chạm như vậy rất đơn giản - vì những khác biệt nhỏ nhất trong thành phần hóa học, bạn có thể đăng ký một nhãn hiệu mới. Nhưng cơ sở cho hạt mài tổng hợp là gì, và khi nào ngành công nghiệp có cơ hội sử dụng chúng trên quy mô lớn?
Một sự kiện thực sự quan trọng là việc phát hiện ra cacbua silic, một loại khoáng chất không có trong tự nhiên. Việc tạo ra alumin tổng hợp vào những năm 1890 chỉ kích thích sự khởi đầu của nghiên cứu trong lĩnh vực này. Vào cuối những năm 1920Alumina tổng hợp, cacbua silic, granat và corundum là những chất mài mòn công nghiệp chính.
Nhưng bước đột phá thực sự đến vào năm 1938. Sau đó, người ta có thể thu được nhôm oxit tinh khiết về mặt hóa học, loại oxit này ngay lập tức được ứng dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật cơ khí. Rõ ràng là hỗn hợp zirconia và alumin rất lý tưởng cho các công việc cắt gọt đòi hỏi ở các kim loại đặc biệt cứng. Đây là một loại bột mài thực sự độc đáo: nó vẫn giữ được hiệu suất cao, nhưng tương đối rẻ. Ngày nay, cây cọ vẫn được giữ bằng oxit nhôm tổng hợp, chất này vẫn giữ được cấu trúc vi tinh thể ban đầu của nguyên liệu thô bauxit. Đặc biệt, Cubitron ™ độc đáo được tạo ra theo cách này, cũng như chất mài mòn làm từ gốm mang thương hiệu SolGel ™.
Về "bạn thân của các cô gái"
Kim cương tự nhiên là loại đá mài mòn lâu đời nhất. Nó trở nên phổ biến vào năm 1930. Có hai lý do cho việc này. Đầu tiên, cho đến năm đó, khối lượng khai thác kim cương đơn giản là không đáng kể và về mặt vật chất không thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của ngành. Thứ hai, do nhận thức rõ ràng về chiến tranh sắp xảy ra, nhiều quốc gia bắt đầu khẩn trương tìm cách chế biến cacbua vonfram bằng máy móc. Chất này vẫn được sử dụng trong sản xuất lõi cho đạn xuyên giáp.
Vấn đề là độ cứng không thực tế của vật liệu này, quá trình xử lý mài mòn đơn giản là không thực hiện được. Một nghiên cứu được thực hiện vào những năm 1960 bởi General Electric Companydẫn đến sự phát triển của kim cương tổng hợp. Cuối cùng, nghiên cứu trong lĩnh vực này dẫn đến việc phát hiện ra nitrua boron khối, CBN. Hợp chất cứng kim cương này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các vật liệu mài mòn khác, vì nó có thể mài các loại thép cứng thành bụi theo đúng nghĩa đen.
Tất nhiên, tất cả các chất mài mòn này, ngoài tất cả các đặc tính tuyệt vời của chúng, có một nhược điểm rất lớn - giá thành. Một ngoại lệ gần đây là chất mài mòn Abral, được tổng hợp bởi Pechiney, mối quan tâm của châu Âu. Công ty này đã phát triển một loại "thay thế cho kim cương", tuy không thua kém chúng về độ cứng nhưng lại thắng về giá một cách đáng kể.
Nhưng không chỉ bản thân chất mài mòn mới thúc đẩy ngành công nghiệp tiến lên. Các vật liệu được sử dụng làm cơ sở cho ứng dụng của chúng có tầm quan trọng lớn. Đặc biệt, khi Bakelite được tạo ra, người ta có thể sản xuất các loại đá mài nhẹ hơn nhưng bền hơn. Chúng xay đều hơn và hạt mài được phân bổ tốt hơn trong thể tích bên trong của chúng. Điều này dẫn đến việc xử lý vật liệu tốt hơn đáng kể.
Giấy nhám
Daery sử dụng vải nhân tạo và tự nhiên, màng và thậm chí cả giấy thường được gia cố bằng sợi dệt làm lớp nền. Trong một số trường hợp, "giấy nhám" có được bằng cách tẩm vào vải một dung dịch dựa trên nhựa phenolic hoặc nước (tất nhiên có thêm chất mài mòn). Cũng có thể lấy một miếng bọt biển mài mòn. Những công cụ như vậy được hầu hết mọi người biết đến rộng rãi, chúng tôi gặp phải chúng liên tục vàhàng ngày.
Chúng tôi đã mô tả nhiều ứng dụng của những vật liệu này. Nhưng thực tế là những người bình thường bình thường không gặp phải hầu hết chúng trong cuộc đời của họ. Vì vậy, nhiều người biết đến đá mài, đá mài hay cùng một loại giấy nhám, có người đã sử dụng lưới mài. Nhưng ít người biết các loại chất cụ thể được sử dụng bởi các nhà sản xuất vòng bi hoặc dao chất lượng cao làm bằng thép siêu cứng. Nhân tiện, loại thứ hai hầu như không thể mài ở nhà. "Những người mài giũa" đối với họ cần rất đặc biệt.
Ứng dụng nào phù hợp cho việc mài mòn này hay vật liệu mài mòn kia?
Đối với các nhu cầu cụ thể, cần có chất siêu mài mòn, mà chúng tôi đã đề cập ngắn gọn ở trên. Chúng cũng được trình bày dưới dạng da nhám, bàn chải mài mòn, đĩa và hình tròn. Vì vậy, trong sản xuất dao từ các loại thép tiêu chuẩn, các nhà sản xuất sử dụng oxit nhôm và cacbua silic. Mặt khác, sản xuất hàng loạt thường yêu cầu sử dụng nhiều hơn các máy phun cát: thép không gỉ, ổ bi và gia công hàng loạt các loại gỗ đặc biệt cứng. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, các nhà công nghiệp vẫn đúng với oxit nhôm "cũ tốt". Bột mài mòn này rẻ nhưng hiệu quả cao.
Cuối cùng
Chất mài mòn, trực tiếp hoặc gián tiếp, đóng một vai trò trong việc sản xuất hầu hết mọi thứ mà mọi người xử lý hàng ngày. Đặc biệt, nếu không có chúng, không thể tạo ra các trường hợp làm bằng nhôm anot hóa,quá phổ biến với những người hâm mộ các sản phẩm của "quả táo". Đừng quên rằng một chiếc “máy xay” đá mài đơn giản hay thậm chí là giấy nhám thông thường là thành quả lao động của nhiều thế hệ các nhà khoa học và nghệ nhân đã dày công sưu tầm và hệ thống hóa kiến thức của mình trong nhiều năm.
Các công ty sản xuất các loại hạt mài, đá mài và da nhám, sử dụng kiến thức lý thuyết có trong nhiều ngành công nghiệp liên quan. Họ được hướng dẫn bởi các dữ liệu thu được trong quá trình nghiên cứu đồ gốm, thực hành rộng rãi các ứng dụng hóa học, vật lý và luyện kim. Chất mài mòn sẽ luôn hữu ích, chúng là đặc điểm chính trong chu trình sản xuất hiện đại của nhiều doanh nghiệp.
