Эльбор - один из сверхтвердых материалов

Эльбо́р, боразо́н (происходит от бор + азот), кубони́т — кубическая β-модификация нитрида бора. По твёрдости и другим свойствам приближается к алмазу. Относится к структурному типу сфалерита. Химическая формула: BN.

Свойства

Материал	Микротвердость, ×10² МПа	Температурная устойчивость, оС
Алмаз	1000	650—700
Эльбор	800—900	1100—1300
Карбид кремния	300—320	1200—1300
Электрокорунд	180—220	1500—1700

 Внешний вид

Жёлтые, сильно преломляющие свет прозрачные кристаллы, с хорошей игрой света, естественная форма — октаэдрическая.

 Твёрдость

По твёрдости почти не уступает алмазу. Его высокая твердость, в 3-4 раза превосходящая твердость традиционных абразивов, является важным преимуществом, так как значительно уменьшает износ зерен эльбора при шлифовании и длительное время сохраняет их остроту.

 Термическая и химическая стойкость

Другим важным свойством и преимуществом эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности зерен эльбора начинается с 1000—1200°C. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жёстких режимах шлифования. Очевидно, что зерна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок.
Важным свойством и преимуществом эльбора является его высокая химическая стойкость. Эльбор не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Особенно следует отметить инертность эльбора к железу, являющемуся основой всех сталей, тогда как алмаз активно взаимодействует с железом, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей.

 История

Боразон был впервые получен в 1957 Робертом Венторфом (Robert H. Wentorf, Jr.) для компании Дженерал Электрик (General Electric). В 1969 Дженерал Электрик зарегистрировала торговую марку Боразон для кристалла.
Впервые в СССР КНБ (кубический нитрид бора) был синтезирован в Институте физики высоких давлений Академии наук под руководством академика Л. Ф. Верещагина, с 1965 г. эльбор синтезируется в промышленном масштабе по технологии Абразивного завода «Ильич» (Санкт-Петербург).

 Получение

Получается нагреванием равных количеств бора и азота при температуре 1700-1800°C и давлении 8-12 ГПа.

 Применение

Применяется в промышленности в шлифовальном инструменте при обработке различных сталей и сплавов. Эльбор - символ необычайной прочности и стойкости.
Эльбор как абразивный материал обладает следующим преимуществами при шлифовании:

• длительно сохраняет остроту зёрен (свойство самозатачивания зерен), что обуславливает высокую режущую способность и стойкость кругов
• выдерживает высокие термические нагрузки, что позволяет интенсифицировать режимы шлифования
• позволяет шлифовать сложнолегированные стали и сплавы без адгезионного и диффузного износа зерен эльбора.

Все это делает эльбор уникальным абразивным материалом; использование шлифовальных кругов из эльбора по сравнению с алмазными способствует значительному повышению производительности, точности и качества обработанных поверхностей деталей на разных операциях шлифования.

 Литература

• Кремень З. И., Юрьев В. Г., Бабошкин А. Ф. «Технология шлифования в машиностроении».
• «Эльбор в машиностроении» под редакцией В.С. Лисанова. Л. «Машиностроение», 1978
• Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Заказать и купить эльборовый инструмент можно

по тел/факс +38044-524-25-32

e-mail: orsvit@bigmir.net

В офисе по адресу: Киев, Краснозвездный пр. 126-Г, оф.2 

Характеристика алмазоносного слоя для обработки стекла

 

Таблица применения алмазного инструмента с характеристиками алмазоносного слоя при обработке технического и художественного стекла.

Нанесение декоративного рисунка на изделия из хрусталя

Нанесение декоративного рисунка на изделия из стекла и хрусталя заключается в нанесении «алмазной» грани на поверхности изделия, канавок различной формы и конфигурации, образовывая тем самым рисунок. Данная операция широко используется при изготовлении посуды из стекла и хрусталя (вазы, фужеры, рюмки и т.д.). Для этой операции используются алмазные круги следующих форм: 1ЕЕ1, 14ЕЕ1, 1FF1, 14FF1 на металлических связках.

Операция нанесения декоративного рисунка производится зачастую на универсальных станках в ручном режиме. Особенно изделий больших размеров, хрустальные вазы и крупные изделия из хрусталя. Это связано с большим разнообразием форм и сложности наносимых рисунков.

Типоразмер круга выбирают в зависимости от вида операции, конфигурации и размеров обрабатываемой поверхности. Изделия малых размеров хрустальные рюмки и фужеры обрабатывают на станках-автоматах с запрограммированным рисунком.

Важное значение имеет подготовка алмазного круга к работе. После расконсервации его необходимо тщательно осмотреть: не допускаются трещины, отслаивание алмазного слоя, забоины, раковины. После закрепления круга во фланцах следует произвести балансировку, а после установки на шпинделе станка – произвести правку круга с целью устранения биения, режущей поверхности.

Угол профиля круга обычно составляет 90°, 110°, 130° и 140°.

Условно принято следующее деление изделий по размерам:

- крупные – вазы высотой более 250 мм, диаметром более 150 мм, графины объемом более 500 мл;

- средние – вазы высотой до 250 мм, диаметром до 150 мм, графины объемом до 500 мл;

- мелкие – бокалы, стаканы, рюмки, солонки и т.д.

Характеристики алмазных кругов, рекомендуемые для обработки сортового и художественного стекла выбираются по следующим показателям:

Шлифование грани шириной до 5 мм – марка порошка АС6, зернистость 50/40, концентрация 50% ;

Шлифование грани шириной более 5 мм - марка порошка АС6, зернистость 63/50 , концентрация 50%;

Предварительное шлифование грани шириной до 8 мм в две операции – марка порошка АС6, АС15, зернистость 100/80, 160/125, 200/160, концентрация 100%;

Чистое шлифование грани шириной более 8 мм в две операции – АС6, 50/40, 50%, для мелких предметов и АСМ 40/28, 50 % для крупных изделий;

Гравирование, притирка конусов, чистовое фацетирование, нанесение линий рисунков – микропорошки АСМ, зернистостью 40/28 или 60/40, концентрация 50%;.

Круги алмазные шлифовальные плоские с двухсторонним коническим профилем 1ЕЕ1

 

Круги алмазные шлифовальные плоские с полукругло-выпуклым профилем 1FF1

Алмазный инструмент для обработки стекла

Стекло является уникальным материалом, который во все времена находил и находит широкое применение, как в промышленности, так и в быту. Такую популярность стекло получило благодаря своим уникальным качествам: долговечность, прозрачность, химическая устойчивость, твердость. Широкое применение данного материала требует эффективного метода обработки, а так как стекло, наряду с высокой хрупкостью обладает высокой твердостью, поэтому относится к группе трудно обрабатываемых материалов. В наше время наиболее распространенным и эффективным методом обработки стекла и стеклоизделий является шлифование алмазными кругами.

Шлифование стекла алмазными кругами – это процесс скоростного микроцарапания обрабатываемой поверхности совокупностью алмазных зерен, распределенных по всей поверхности инструмента. Воздействие алмазных зерен на поверхность стекла носит ударно-вибрационный характер, и разрушение стекла происходит в основном за счет образования ударных трещин, проникающих на некоторую глубину от поверхности, которые, пересекаясь между собой , создают механически ослабленный слой, легко разрушающийся при повторном воздействии абразива и удаляющийся в виде мелких осколков.

Обработка технического стекла

Алмазная обработка технического стекла включает в себя фацетирование зеркального стекла, обработку кромок автомобильного стекла, мебельного и интерьерного стекла.

1. Фацетирование стекла

Данный процесс представляет собой операцию снятия фаски шириной 5-60 мм. , под углом 15-30°, что придает зеркальному стеклу законченность формы и товарный вид. Операция фацетирования подразделяется на 3 стадии обработки:

- грубое шлифование (снятие основного припуска)
- тонкое шлифование (подготовка поверхности под полировку)
- полирование

Нанесение фацета производится шлифовальными кругами формы 12А2-45 и 6А2 на металлических и органических связках, на многошпиндельных станках и линиях. Скорость резания составляет 23-30 м/с. В качестве охлаждающей жидкости используется техническая вода, которая подается отдельно на каждый шпиндель в количестве 8-20 л/мин.

Шлифовальный алмазный круг 12А2-45 на металлической связке

Шлифовальный алмазный круг 12А2-45 на органической связке

Шлифовальные алмазные круги  6А2

Шлифовальные круги формы 6А и 12А2-45 применяются на станках как горизонтальной, так и вертикальной компоновки. Данные круги применяются для обработки стекла «с переменным углом фаски» при обработке стекла и зеркал.

При выборе режимов обработки следует учитывать основные факторы:
- припуск на обработку,
- требования к чистоте обработки,
- характеристику алмазного круга,
- характеристику и состояние применяемого оборудования.

Окружная скорость круга должна быть в пределах 25-30 м/с. На современных высокопроизводительных линиях скорость круга может достигать 50 м/с

2. Обработка кромки стекла

Обработка кромок автомобильного, мебельного и интерьерного стекла заключается в шлифовании его торцов по радиус («под карандаш»), снятие фасок на кромке стекла под углом 45° («еврокромка» или «трапеция») и снятие фасок на кромке стекла с переменным углом фаски.

Для обработки кромки стекла «под карандаш» и «еврокромку» используются шлифовальные круги с профильным алмазным слоем,формы 1DD6V.

Для обработки «под карандаш» используются круги формы 2F6V, 1F6V, 14F6V с вогнутым полукруглым профилем.

Алмазные круги 2F6V

Шлифовальные алмазные круги формы 1F6V  и  14F6V

Круги с профильным алмазоносным слоем формы 2F6V, 1F6V, 14F6V, 1FF6V, 1DD6V преимущественно используются на станках горизонтальной компоновки.

 

Правка абразивных шлифовальных кругов

В процессе правки кристаллы алмазов и вставки алмазно-металлического карандаша изнашиваются с образованием площадок, поэтому такие алмазные инструменты обычно устанавливаются так, чтобы ось карандаша или оправки была наклонена под углом 12-15° в сторону вращения круга. Это позволяет периодически поворачивать алмазный инструмент вокруг оси, уменьшать площадь контакта алмаза с кругом, вводить в работу незатупившиеся грани алмаза и тем самым улучшать условия работы правящего инструмента, уменьшать его износ. Такая установка алмазных инструментов предохраняет алмазах от перегрузок, исключает вибрации в системе «станок-круг-алмаз» и преждевременное разрушение кристаллов алмаза.

Для правки больших размеров, а также при профильном шлифовании применяются алмазы больших размеров в оправках, представляющих собой стальную державку, в которой закреплен необработанный алмаз с острой вершиной. Такие оправки имеют преимущество перед алмазно-металлическими карандашами, поэтому они изготавливаются из более качественных алмазов, и следовательно, их износостойкость значительно выше.

Для закрепления алмазов в оправке применяются три основных способа крепления: механический зажим (резьбовым колпачком, пружиной, двумя планками), пайка различными припоями и зачеканка в медные или стальные оправки с медными вставками. Алмаз должен быть установлен в оправке таким образом, чтобы плоскости сколов кристалла не совпадали с направлением сил, действующих на алмаз при правке. После закрепления, алмаз должен выступать из оправки не более чем на ¼ своей высоты.

Для правки кругов при однопрофильном резьбошлифовании применяются алмазные иглы. Для изготовления игл применяются природные технические алмазы в виде кристаллов формы октаэдра, а также пиленые или колотые.

Стоимость ограненных алмазных инструментов выше стоимости алмаза в оправках, так как ограненные кристаллы алмаза подвергаются трудоемкой операции шлифования. Однако высокая производительность правки кругов, повышение точности и качества шлифования оправдывают расходы на приобретение такого инструмента.

Правка кругов методом обтачивания позволяет получить высокую точность рабочей поверхности круга, которая за счет изменения величины продольной подачи алмазного инструмента может обеспечить различную шероховатость поверхности обрабатываемой детали. В процессе правки кругов методом обтачивания возникают очень небольшие силы (не превышающие 29,4 – 49 Н), способствующие меньшему разрушению абразивных зерен при правке и их износу при шлифовании.

Наиболее распространенные схемы правки алмазным инструментом по методу обтачивания приведены на рисунках.

Типы алмазных правящих карандашей

Алмазный инструмент для правки абразивных шлифовальных кругов

Основные требования к шлифованию абразивными кругами сводятся к повышенной производительности, снижению себестоимости операции обработки при сохранении требуемого качества обработанных поверхностей. Под воздействием сил резания и высоких температур, возникающих в процессе обработки, а также в результате химического воздействия абразивных зерен на обрабатываемый материал заготовок происходит истирание режущих кромок зерен, появление площадок износа, скалывание режущих кромок, вырывание и заполнение пор круга металлической стружкой. Все это, как правило, приводит к износу и потере первоначальной геометрической формы и режущих свойств шлифовального круга из абразивного материала.

Требуется периодическая правка круга с целью восстановления его режущих свойств и геометрической формы. Периодичность правки зависит от качества абразивного инструмента, от обрабатываемого материала, условий шлифования и рациональной организации управления процессом абразивной обработки.

Особенность процесса шлифования заключается в том, что шлифовальный круг может самозатачиваться при частичном разрушении или полном выкрашивании затупившихся абразивных зерен, соединенных связкой. В случае большой нагрузке на зерна и применения мягких кругов процесс обычно протекает с интенсивным самозатачиванием рабочей поверхности круга. На окончательных (чистовых) операциях, когда нагрузка на зерно вследствие небольшой глубины шлифования оказывается меньше, происходит постепенное затупление абразивных зерен на рабочей поверхности круга.

При интенсивном самозатачивании из-за неравномерной нагрузки на зерна и неравномерного износа круг приобретает неправильную геометрическую форму. Это приводит к ухудшению качества обрабатываемой поверхности и появлению вибраций и огранки. По мере затупления круга увеличивается радиус округления режущих граней абразивных зерен, на которые налипают частицы шлифуемого материала. При этом поры круга заполняются мельчайшими частицами металла и связки. При шлифовании затупленными кругами возрастает давление на деталь в зоне резания, появляются шлифовальные прижоги и огранка.

Таким образом, как всякий режущий инструмент, шлифовальные круги в процессе шлифования затупляются и теряют форму. Для восстановления режущей способности кругов и придания им правильной геометрической формы, размеров и профиля, периодически в процессе работы производится их правка.

Практический опыт и разносторонние исследования показывают, что от правильного выбора средств и режимов правки зависят не только точность и шероховатость обрабатываемой поверхности, производительность операций, но и расход шлифовальных кругов, изностойкость инструментов до правки и как следствие себестоимость шлифования.

Широко применяемые в современном машиностроении шлифовальные круги зернистостями 40-25 и степени твердости СМ2-СТ2, в основном, расходуются не в процессе шлифования, где износ их крайне мал, а при правке. На правку расходуется, например, от 45 до 80% полезного объема кругов при круглом, плоском и внутреннем шлифовании и до 95% при шлифовании шеек коленчатых валов. Затраты времени на правку достигают 40% и более штучного времени обработки.

Массовое и серийное производство предъявляет высокие требования к правке шлифовальных кругов с точки зрения повышения, как качества шлифования, так и производительности правки. В зависимости от применяемого для правки инструмента и режимов правки шлифовальным кругом одной характеристики можно получить шероховатость поверхности Rа=1,25+0,080 мкм, получить высокую или низкую стойкость круга между правками.

Период работы круга между двумя правками характеризует его стойкостную наработку. За стойкость круга принимается способность шлифовального круга противостоять процессам затупления его режущих кромок и засаливания. Интенсивность этих процессов, а следовательно, и период стойкости круга зависят от его размеров и характеристики, материала и конфигурации обрабатываемой заготовки, режима шлифования, жесткости и виброустойчивости круга, станка и заготовки.

Различие в стойкости шлифовальных кругов и сохранение постоянных показателей их работы усложняют определение сроков проведения их правки. Часто время необходимой правки определяется опытным путем по субъективным признакам, сопутствующим процессу шлифования и снижению качества обрабатываемой поверхности. На станках с автоматическим циклом шлифования применяется принудительная правка кругов через определенные отрезки времени их работы с минимальным удалением рабочего слоя круга.

В настоящее время в зависимости от требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности осуществляют алмазную и безалмазную правку следующими методами:

- обтачиванием алмазным инструментом;

- обрабатыванием шлифовальными кругами, твердосплавными и металлическими дисками;

- шлифованием кругами из карбида кремния и алмазно-металлическими роликами;

- тангенциальным точением профильной поверхности круга алмазным инструментом;

- накатыванием накатным роликом.

Правка методом обтачивания представляет собой процесс разрушения абразивных зерен и связки шлифовального круга. Правка осуществляется либо отдельными сравнительно крупными алмазными зернами, зачеканенными в державку (ГОСТ 8090-85 и ГОСТ 17564-72). Или алмазно-металлическими карандашами диаметром от 6 до 14 мм (ГОСТ 607-80Е).

Наибольшее применение имеют алмазно-металлические карандаши, в которых в определенном порядке размещены кристаллы алмазов, прочно сцементированные специальным сплавом.

Алмазные правящие карандаши изготавливаются 4-х типов:

Тип 01 – с алмазами, расположенными цепочкой по оси карандаша;

Тип 02 – с алмазами, расположенными слоями;

Тип 03 – с алмазами, расположенными по сферической поверхности;

Тип 04 – с неориентированным расположением алмазов

И 3-х исполнений:

Исп. А – цилиндрическое;

Исп. В – с коническим корпусом;

Исп. С – ступенчатые.

Каждый тип карандашей подразделяется на марки, отличающиеся массой и количеством алмазов, а также размерами вставки и оправки.

Карандаши типа 01 находят наибольшее применение при правке кругов для круглого и бесцентрового, внутреннего и профильного шлифования.

Карандаши типа 02, обладающие повышенной износоустойчивостью, применяются для правки шлифовальных кругов при окончательном шлифовании в автоматическом цикле работы станка.

Карандаши типа 03 – для профильной правки кругов.

Карандаши типа 04 применяются при правке шлифовальных кругов зернистостями 8-4 при круглом бесцентровом шлифовании, резьбо-, зубо-, и шлицешлифовании.