Lo sviluppo e l'applicazione di abrasivi e utensili abrasivi

Gli utensili abrasivi sono strumenti utilizzati per la molatura, la lappatura e la lucidatura. La maggior parte degli strumenti abrasivi sono strumenti artificiali costituiti da abrasivi e leganti, ma esistono anche strumenti abrasivi naturali ricavati direttamente da minerali naturali. Oltre ad essere ampiamente utilizzati nella produzione di macchinari e in altre industrie di lavorazione dei metalli, gli utensili abrasivi vengono utilizzati anche nella lavorazione degli alimenti, nell'industria della carta e nella lavorazione di materiali non metallici come ceramica, vetro, pietra, plastica, gomma e legno. Durante l'utilizzo degli utensili abrasivi, quando i grani abrasivi sono smussati, a causa della parziale frammentazione dei grani abrasivi stessi o della rottura del legante, i grani abrasivi cadono parzialmente o completamente dall'utensile abrasivo, e l'abrasivo sulla superficie di lavoro dell'utensile Lo strumento abrasivo presenta continuamente nuovi taglienti o espone continuamente nuovi grani abrasivi affilati, in modo che lo strumento abrasivo possa mantenere le prestazioni di taglio per un certo periodo di tempo. Questa proprietà autoaffilante degli utensili abrasivi è una caratteristica importante degli utensili abrasivi rispetto agli utensili da taglio generali.

Già nel Neolitico gli esseri umani avevano iniziato a utilizzare pietre naturali per affilare coltelli di pietra, asce di pietra, strumenti in osso, strumenti in corno e strumenti per denti. Nel 1872 apparvero negli Stati Uniti mole ceramiche realizzate con abrasivi naturali e argilla. Intorno al 1900 nacquero gli abrasivi artificiali e furono prodotti uno dopo l'altro diversi utensili abrasivi realizzati con abrasivi artificiali, creando le condizioni per il rapido sviluppo di rettificatrici e rettificatrici. Da allora la percentuale di utensili abrasivi naturali negli utensili abrasivi è gradualmente diminuita.

Gli abrasivi sono classificati in due categorie in base alla fonte delle materie prime: abrasivi naturali e abrasivi artificiali. L'unico abrasivo naturale comunemente utilizzato nell'industria dei macchinari è la pietra bituminosa. Gli abrasivi artificiali sono classificati in cinque categorie in base alle forme base e alle caratteristiche strutturali: mole, teste abrasive, pietre petrolifere, piastrelle in sabbia (collettivamente denominati abrasivi legati) e abrasivi flessibili. Inoltre, anche gli abrasivi vengono abitualmente classificati come un tipo di abrasivi.

Gli abrasivi compositi possono essere suddivisi in abrasivi compositi comuni e abrasivi compositi super duri a seconda degli abrasivi utilizzati. Il primo è costituito da abrasivi comuni come il corindone e il carburo di silicio, mentre il secondo è costituito da abrasivi super duri come il diamante e il nitruro di boro cubico. Inoltre, esistono alcune varietà speciali, come gli abrasivi al corindone sinterizzato.

Gli abrasivi tradizionali sono abrasivi legati da un legante per formare una determinata forma e avere una certa resistenza. Sono generalmente composti da abrasivi, leganti e pori, spesso chiamati i tre elementi degli abrasivi legati.

Gli abrasivi svolgono un ruolo di taglio nell'utensile abrasivo. Il legante è il materiale che consolida l'abrasivo sfuso nell'utensile abrasivo. Ne esistono due tipi: inorganici e organici. I leganti inorganici includono ceramica, magnesia e silicato di sodio, ecc.; i leganti organici includono resine, gomma e gomma lacca, ecc. Tra questi, ceramica, resine e leganti di gomma sono i più comunemente usati.

Durante la rettifica, i pori possono contenere e rimuovere i trucioli e possono anche trattenere il refrigerante, che aiuta a dissipare il calore della rettifica. Per soddisfare alcune particolari esigenze di lavorazione, i pori possono anche essere impregnati con alcune cariche, come zolfo e paraffina, per migliorare le prestazioni dell'utensile abrasivo. Questo riempitivo è anche chiamato il quarto elemento dell'utensile abrasivo.

Gli elementi che indicano le caratteristiche dei normali strumenti abrasivi con legante abrasivo includono: forma, dimensione dell'abrasivo, dimensione delle particelle, durezza, struttura, supporto, colla di supporto e agente legante. La durezza degli strumenti abrasivi si riferisce alla difficoltà dei grani abrasivi di cadere dalla superficie degli strumenti abrasivi sotto l'azione di una forza esterna, che riflette la forza dell'agente legante nel trattenere i grani abrasivi.

La durezza dell'utensile abrasivo dipende principalmente dalla quantità di legante aggiunto e dalla densità dell'utensile abrasivo. Se le particelle abrasive si staccano facilmente significa che l'utensile abrasivo ha una bassa durezza; in caso contrario, significa che la durezza è elevata. Il livello di durezza è generalmente suddiviso in sette livelli principali: super morbido, morbido, medio morbido, medio, medio duro, duro e super duro. Questi livelli possono essere ulteriormente suddivisi in diversi piccoli livelli. I metodi per misurare la durezza degli utensili abrasivi sono il metodo del cono manuale, il metodo del cono meccanico, il metodo del durometro Rockwell e il metodo del durometro con sabbiatura.

La durezza dell'utensile abrasivo ha una relazione corrispondente con il suo modulo elastico dinamico, che è favorevole all'utilizzo del metodo audio per misurare il modulo elastico dinamico dell'utensile abrasivo per esprimere la durezza dell'utensile abrasivo. Nel processo di rettifica, se la durezza del materiale del pezzo è elevata, generalmente viene selezionato un utensile abrasivo con bassa durezza; in caso contrario, viene selezionato un utensile abrasivo con elevata durezza.

La microstruttura degli utensili abrasivi può essere approssimativamente suddivisa in tre categorie: stretta, media e sciolta. Ciascuna categoria può essere ulteriormente suddivisa in più livelli, distinti da numeri di microstruttura. Maggiore è il numero di microstruttura dell'utensile abrasivo, minore è la percentuale in volume dell'abrasivo nell'utensile abrasivo, maggiore è lo spazio tra i grani abrasivi e più debole è la microstruttura. Al contrario, minore è il numero di microstruttura, più stretta è la microstruttura. Gli utensili abrasivi con microstrutture sciolte non sono facili da passivare durante l'uso, generano meno calore durante il processo di rettifica e possono ridurre la deformazione termica e le bruciature del pezzo. I grani abrasivi degli utensili abrasivi con microstrutture strette non cadono facilmente, il che favorisce il mantenimento della forma geometrica dell'utensile abrasivo. La microstruttura dell'utensile abrasivo viene controllata durante la produzione solo in base alla formula dell'utensile abrasivo e generalmente non viene misurata.