Состав, типы и фасовка пасты из сверхтвердых материалов.

В зависимости от консистенции пасты, подразделяются на мазеобразные (М) и твердые (Т). Консистенция алмазных паст определяется пенетрацией (числом проницаемости) не пенетрометре. Консистенция паст при температуре 20-50ºС по показаниям пенетрометра должна соответствовать: мазеобразной (М) – от 100 до 400 делениям пенетрометра, твердой (Т) – от 20 до 80.
Мазеобразные пасты поставляются потребителям в тубах или емкостях по 40, 50, 100 грамм или в банках по 500 и 1000 грамм. Твердые пасты – в специальной упаковке, позволяющей выдавливать пасту.
В зависимости от состава основы пасты подразделяются на:
1. Смываемые органическими (О) растворителями керосином, бензином, спиртом и т.п., которые разбавляются индустриальными маслами, керосином или смесью;
2. Смываемые водой (В) – разбавляются и смываются водой;
3. Универсальные, смываемые как водой, так и органическими растворителями (ВО), разбавляются и смываются дистиллированной водой, спиртом, индустриальными маслами, бензином, керосином.
Пасты, смываемые органическими растворителями, рекомендуются для обработки металлов и сплавов.
Пасты и суспензии, смываемые водой, рекомендуются для обработки неметаллических материалов, а также металлов в тех случаях, когда недопустимо применение огнеопасных жидкостей при промывки обработанных изделий.
Пасты и суспензии, смываемые водой и органическими растворителями, рекомендуются для обработки металлов, сплавов и неметаллических материалов, например природного камня, полудрагоценных и драгоценных камней.
В зависимости от состава основы пасты они имеют различные области применения.
Тип пасты Г – обработка черных и цветных металлов, сталей, сплавов, неметаллических и полупроводниковых материалов.
Тип пасты Л – обработка легированных сталей, чугуна, керамики, металлокерамики, твердых сплавов, феррита, сапфира, драгоценных и полудрагоценных, поделочных камней.
Тип пасты Х – обработка стекла, полупроводниковых материалов, твердосплавного инструмента, армированных пластмасс, нержавеющих сталей.
Тип пасты Э – обработка стекла, полупроводниковых материалов, твердосплавного инструмента, армированных пластмасс, хрупких неметаллических материалов.
Пример условного обозначения пасты из микропорошка синтетических алмазов марки АСМ зернистостью 28/20, с повышенной массовой долей алмазов (П) в пасте, смываемые водой и органическими растворителями (ВО), мазеобразной консистенции (М), типа Л: Паста АМС 28/20 ПВОМЛ
Хранить алмазную пасту следует при температуре не выше 30ºС. При более высокой температуре, вязкость ее уменьшается, происходит расслоение пасты и алмазный порошок осаждается.
Большое значение для эффективного использования паст имеет выбор материала притира при полировании.
В качестве материала для притира применяют чугун, сталь, латунь, медь, древесину, кожу, войлок, фетр и др. материалы. Выбор притира зависит от материала обрабатываемой детали, его твердости и требуемого качества обработанной поверхности.
Чугун обеспечивает высокую производительность, необходимую геометрию поверхности, но дает более грубую обработку, чем притиры из более легкого материала. Чугун используется при обработке наиболее твердых материалов пастами крупных зернистостей. Для изготовления притиров следует применять мелкозернистый чугун с минимальной поверхностью.
Сталь используется вместо чугуна в тех случаях, когда при малом поперечном сечении притира прочность чугуна оказывается недостаточной. Сталь применяется только для съема больших припусков.
Латунь, медь лучше использовать при доводке изделий алмазной пастой средних зернистостей. Для увеличения жесткости притиров применяются стальные сердечники. Медные притиры при сильном нагреве склонны к засаливанию, в этом случае их надо увлажнять.
Древесина различных пород от твердых (граб, бук, дуб) до самых мягких (береза, липа) хорошо удерживает алмазные зерна, снижает расход пасты. Притиры делают из поперечных срезов древесины.
Стекло рекомендуется использовать при полировании полудрагоценных камней, корунда, граната и т.д.
Фибра применяется для притиров, которые должны хорошо сохранять свою форму при использовании паст средних и мелких зернистостей. Фибра обеспечивает очень низкую шероховатость поверхности.
Кожу, войлок, фетр следует применять только при использовании паст мелких зернистостей для окончательной обработки поверхностей и полировании до зеркального блеска. Эти материалы могут использоваться в виде вращающихся дисков, оправок или вставок при возвратно-поступательном движении.
Для осуществления процесса доводки необходимо, чтобы притир шаржировался, то есть, чтобы абразивные зерна вдавливались в его поверхность.
В одном карате алмазного порошка от десятков тысяч до сотен миллиардов зерен, поэтому на притир необходимо наносить оптимальное количество пасты, снижая тем самым ее расход и себестоимость обработки.
Для пасты каждой зернистости следует применять отдельный притир. При переходе от пасты крупной зернистости к мелкой обрабатываемую деталь требуется тщательно промывать.
При выборе притира необходимо соблюдать следующие условия:
-- притир должен быть мягче обрабатываемого материала;
-- твердые притиры применять при больших припусках и пастах крупных зернистостей;
-- мягкие притиры рекомендуются для получения минимальной шероховатости обработанной поверхности.
При плоской доводке вращающимися притирами необходимо на рабочей поверхности притира нарезать кольцевые канавки, которые позволяют лучше выводить отработанный шлам, увеличить удельное давление при постоянном усилии прижима. При ручной доводке на притире лучше делать поперечные канавки.

Пасты и суспензии из СТМ

Пасты и суспензии применяются при ручной и механической доводках, притирке и полировании поверхностей точных деталей из металлов, сплавов и хрупких неметаллических материалов.

Это сложные многокомпонентные структурированные системы, состоящие из синтетических алмазов, наполнителей и основы из органических масел, поверхностно-активных веществ (органические кислоты, спирты, эфиры), структурообразователей (воски, парафины, церезины, проксанол 268), смазочные материалы, присадки.
Алмазные пасты оказывают на обрабатываемую поверхность химическое и механическое воздействие. Они образуют тонкодисперсные эмульсии, способствующие равномерному распределению алмаза в рабочей зоне. В состав пасты входят поверхностно-активные вещества, которые облегчают промывку деталей, выводят из зоны обработки легковоспламеняющиеся жидкости, образовавшиеся в процессе обработки шлаки и стружку. Это повышает производительность за счет повышения абразивной способности, улучшает качество обрабатываемой поверхности.
Большое значение при подборе компонентов основ паст и суспензий имеют не только их поверхностная и химическая активность, но и структурно-механические свойства. Одним из параметров, характеризующих структуру паст, является их коллоидная стабильность, т.е. способность пасты сопротивляться расслаиванию.
В случаях, когда процесс обработки сопровождается выделением большого количества тепла, пасты и суспензии должны обладать определенной термостойкостью.
На основе поверхностно-активных веществ, структурообразователей, термостойких соединений, адгезионными, антистатическими и другими свойствами были разработаны разные типы паст, обеспечивающие высокую работоспособность, стабильность свойств.
Алмазные пасты и суспензии изготавливаются из синтетических алмазных порошков разных зернистостей. В зависимости от зернистости они применяются для различных видов обработки. В таблице показаны шероховатости получаемых обработанных поверхностей и области применения.

Зернистость алмазного порошка	Шероховатость поверхности РА, мкм	Область применения
	До обработки	После обработки
125/10 - 50/40	0,4 - 0,2	Шлифование, грубая черновая доводка различных материалов
60/40 - 40/28	0195 - 0155	Грубая черновая доводка сталей, сплавов, неметаллических материалов
28/20 - 14/10	0,16 - 0,1	0,12 - 0075 Предварительная доводка сталей, сплавов, неметаллических материалов
10 / 7 - 5 / 3	0,08 - 0,05	0,06 - 0038 Точная доводка сталей, сплавов и неметаллических материалов
3 / 2 - 1 / 0	0,04 - 0025	0,03 - 0,02 Полирование сталей, сплавов и неметаллических материалов
1 / 0, 5 - 0,1 / 0		Тонкое полирование сталей, сплавов и неметаллических материалов

Чем мельче алмазный порошок, а следовательно, чем больше количество зерен, содержащихся в 1 карате, и больше удельная поверхность, тем меньше должно быть процентное содержание алмазного порошка в пасте. Порошок в пасте должен быть равномерно распределен по всему объему. От правильного выбора концентрации пасты зависит величина удельного расхода алмаза и эффективности ее применения. Понижение содержания порошка в пастах приводит к снижению производительности обработки. Высокое содержание порошка в пастах, превышающее оптимальное значение, приводит к нарушению структуры пасты, накоплению шлама и экранированию рабочих поверхностей абразивного порошка, что также значительно снижает удельную работоспособность пасты.
Были подобраны оптимальные варианты по содержанию алмазного порошка в пастах. Алмазные пасты выпускаются нормальной (Н), повышенной (П) и высокой (В) концентрации в зависимости от массовой доли порошка в пасте для каждой зернистости.
В таблице приведены данные о содержании алмазных порошков различных зернистостей в пастах:
<><>

Зернистость, мкм	Концентрация алмазного порошка% (масс.)	Н	П	В
125/100 100/80 80/63	40	60
63/50 50/40
40	20

60/40
40/28 8   20  40

28/20
20/14
14/10 15 30

10 / 7
7 / 5
5 / 3   10  20

Влияние характеристик рабочего слоя алмазных кругов на их работоспособность.

Марка алмазов.
Синтетические алмазные порошки разных марок отличаются друг от друга прочностью, формой зерен, развитостью поверхности и способностью к самозатачиванию. Прочность алмазных шлифпорошков определяют по результатам определения разрушающей нагрузки для 50 одиночных зерен. Чем выше цифровое обозначение в марке порошка, тнм выше прочность алмазного шлифпорошка.
Многочисленными исследованиями установлено, что оптимальный маркой алмаза для большинства органических связок является марка АС4. Алмазные зерна этой марки имеют шероховатую, развитую поверхность, достаточную прочность и хрупкость, что обеспечивает их способность к самозатачиванию в инструменте на органических связках.
Алмазные порошки АС6, имеют большую прочность и меньшую хрупкость чем алмазы АС4. Поэтому алмазы марки АС6 используются преимущественно в металлических связках, предназначенных для обработки твердого сплава.
Высокая прочность марки АС6 при достаточно прочном закреплении зерен в металлической связке уменьшает их размерный износ и обеспечивает высокую работоспособность шлифовального инструмента.

Влияние зернистости алмазного порошка.
С увеличением зернистости алмазного порошка работоспособность алмазных кругов повышается, т.е. повышается коэффициент шлифования Кш, но при этом повышается шероховатость обрабатываемой поверхности.
Увеличение зернистости алмазного порошка позволяет повысить производительность процесса обработки. Поэтому для повышения производительности и повышения стойкости кругов следует применять наибольшую зернистость, которая обеспечивает требуемую шероховатость обрабатываемой поверхности.

Влияние концентрации алмаза.
С увеличением концентрации алмаза в круге с 25% до 150% стойкость кругов увеличивается (Кш повышается). Это объясняется увеличением количества зерен одновременно участвующих в работе и соответственно уменьшением нагрузки на каждое алмазное зерно. При концентрации алмаза свыше 100% рост Кш замедляется.
При шлифовании деталей и заточке инструмента из твердого сплава оптимальной является концентрация 100%.

Роль связки в рабочем слое алмазного круга.
Важнейшим элементом любого абразивного инструмента является связка, закрепляющая алмазные зерна в слое, позволяющая зернам воспринимать внешние нагрузки в процессе шлифования, отводящая теплоту из зоны резания и взаимодействующая с обрабатываемым материалом. Каждой марке алмазов, обрабатываемому материалу и условиям обработки должны соответствовать определенные свойства связки, при которых эксплутационные свойства алмаза проявляются наиболее полно. При недостаточной прочности зерен, они быстро изнашиваются и удаляются из связки практически целыми после образования площадки износа.
Связка, которая имеет низкую или очень высокую износостойкость также не обеспечивают эффективную работу алмазных зерен.

Влияние металлизации алмазных порошков на работоспособность шлифовальных кругов.
Одним из эффективных методов повышения износостойкости и производительности алмазного инструмента является применение металлизированных алмазных порошков. В настоящее время наиболее широкое распространение получило покрытие алмазных порошков никелем .
Нанесение никелевого покрытия на алмазное зерно обеспечивает ряд преимуществ, обуславливающих повышение стойкости кругов и производительности процесса обработки, а именно:
- Увеличение прочности алмазного зерна с покрытием Ni ;
- Повышение термостойкости алмазного слоя круга;
- Лучшее удержание алмазных зерен в связке.
Увеличение прочности алмазных зерен покрытых металлом обусловлено тем, что металл заполняет микротрещины алмазного зерна и заключает их в металлическую оболочку.
Лучшему удержанию металлизированных алмазных зерен в связке способствует, во-первых, увеличение поверхности зерна и его шероховатости, во-вторых, силы сцепления между металлом покрытия и смолой выше, чем между алмазом и просто смолой.
Механизм физико-химического взаимодействия между фенолформальдегидной смолой (связующим) и металлом заключается в абсорбции гидроксильных групп на поверхности и их взаимодействия с атомами металла, его оксидами и гидроксидами. Это приводит к увеличению подвижности полимерных цепей и тем самым повышению энергии взаимодействия на границе связка-металл. Таким образом, увеличение поверхности контакта связка металлизированное зерно и повышение энергии взаимодействия на границе контакта, обеспечивает лучшее удержание зерен в связке.
Повышение термостойкости алмазоносного слоя с металлизированными зернами обусловлено тем, что слой покрытия, отводя часть тепла от кристалла алмаза, уменьшает температуру на границе покрытия-связки, что благоприятно сказывается на стойкости инструмента.
Эксперименты по шлифованию различных видов сплавов алмазными кругами на органических связках показали, что при использовании в кругах металлизированного алмазного порошка достигается снижение удельного расхода алмаза при увеличении производительности обработки в 1,4 - 1,7 раза. Особенно эффективным является применение металлизированных алмазов в органических связках при работе кругов на повышенных режимах.
Заказать круги с металлизированным никелем алмазоносным слоем на органических связках можно позвонив по тел / факс +38044-524-25-32

Факторы, влияющие на выбор характеристик инструмента

1. Обрабатываемый материал.
2. Вид обработки – заточка инструмента, шлифование плоское, круглое наружное, круглое внутреннее, бесцентровое, другое.
3. Требуемая чистота обрабатываемой поверхности.
4. Припуск на обработку.
5. Обработка с охлаждающей жидкостью (СОЖ) или без охлаждения.
6. Режимы обработки.

Выбор размеров рабочего слоя шлифовального инструмента из СТМ

ширина круга, 1. Наружный диаметр круга D
Наружный диаметр круга D следует выбирать как можно большим с учетом возможностей оборудования, формы и размеров обрабатываемой детали. При этом необходимо учитывать обеспечение оптимальной скорости обработки. Для внутреннего шлифования наружный диаметр кругов должен быть в пределах 0,4-0,9 диаметра обрабатываемого отверстия, причем чем больше диаметр отверстия, тем меньше соотношение диаметров. С увеличением диаметра круга увеличивается количество зерен синтетического алмаза участвующих в обработке, уменьшается толщина среза приходящегося на одно зерно, возрастает продолжительность охлаждения зерна и связки, уменьшается длина дуги контакта зерна с обрабатываемой поверхностью.
Все эти факторы оказывают положительное влияние на работоспособность инструмента из СТМ, снижает удельный расход СТМ (т.е. повышается стойкость алмазных кругов) и увеличивается производительность процесса обработки.
2. Ширина рабочего слоя круга B (T, W)
(Т- для кругов типа 1А1 и 14А1, 3А1, W – 12А2-45, 12А2-20, 6А2, 9А3, 4А2, 12R4)
Размер В соответствует ширине контакта рабочего слоя круга с обрабатываемой поверхностью. При изменении ширины круга изменяется площадь контакта круга с деталью. Съем обрабатываемого материала при шлифовании происходит по поверхности контакта. Площадь контакта определяется в основном шириной круга и длиной контакта. Ширина круга должна выбираться в зависимости от размеров обрабатываемой поверхности, мощности и типа станка, условий обработки, наличия или отсутствия охлаждения.
С увеличением глубины шлифования или площади контакта с обрабатываемой поверхностью ширину рабочего слоя выбирают меньшей.
Наличие охлаждения позволяет применять круги с большей шириной рабочего слоя.
В общем случае, увеличение ширины рабочего слоя благоприятно сказывается на процессе обработки, т.к. при этом уменьшается расход СТМ, повышается производительность, уменьшается шероховатость обработанной поверхности. Это связано с тем, что с увеличением ширины слоя, увеличивается площадь контакта круга с изделием, а следовательно увеличивается количество зерен участвующих в съеме одного и того же объема материала, что в свою очередь снижает нагрузку на каждое зерно. Однако увеличение ширины рабочего слоя ограничивается тем, что при определенной ширине слоя начинает повышаться температура в зоне резания в следствии чего круг может «засаливаться» и для восстановления его работоспособности потребуется дополнительная правка.
При круглом шлифовании на проход рекомендуется применять шлифовальные круги с более широким рабочим слоем, так как в этом случае контакт между кругом и деталью происходит не по плоскости, а по линии.
3. Толщина рабочего слоя круга Х
Толщина рабочего слоя непосредственно не влияет на производительность шлифования и удельный расход СТМ. Толщина рабочего слоя Х выбирается исходя из экономических соображений. Экономия затрат от приобретения кругов с большей толщиной рабочего слоя может быть рассчитана по формуле:
Э= Ц¹хМ/m¹-Ц²хM/m² , где
М – годовая потребность в данном типе кругов, в каратах;
m¹ , m² - масса СТМ в кругах с меньшей и большей толщиной, соответственно;
Ц¹, Ц² – цены кругов соответственно с меньшей и большей толщиной слоя.

Например, при годовой потребности в алмазных кругах типа 12А2-45 150*10*3(5)*32 – 30 000 карат экономия составит:
М = 30 000 карат;
m¹ = 58 карат при Х-3мм
Ц¹ = 480 руб при Х-3 мм
m² = 97 карат при Х-5мм
Ц² = 676 руб при Х-5 мм
Э = 480х30000/58 – 676х30000/97 = 39 000 руб
Хотя затраты на инструмент с большей толщиной слоя ниже, первоначальные затраты оборотных средств на его приобретение выше, что экономически бывает невыгодно при малых объемах потребления. Поэтому каждый потребитель самостоятельно определяет экономическую целесообразность приобретения кругов с меньшей или большей толщиной рабочего слоя.

Рекомендации по применению кругов и их правка

При эксплуатации алмазных кругов следует соблюдать основные правила:
- круги должны быть установлены на оправках или на фланцах, с которых их не следует снимать до полного износа;
- инструмент необходимо тщательно подготовить к работе и прочно закрепить на шпинделе станка, нормы точности которого, соответствуют требованиям, предъявляемым к оборудованию для алмазной обработки;
- круги на металлических и керамических связках обязательно, а круги на органической связке желательно применять с охлаждением;
- чистку загрязненной поверхности алмазоносного слоя на органической связке производят пемзой, а на металлической связке – бруском из карбида кремния зеленого, зернистостью на один - два номера крупнее зернистости круга.
Правка (профилирование) – алмазоносного слоя кругов производится для восстановления точности формы, удаления дефектов рабочей поверхности, образования требуемого профиля. Как правило, правку производят без охлаждения. Наиболее эффективным видом правки является шлифование алмазоносного слоя абразивными кругами. Правка производится кругами из ЭБ и КЗ на керамической связке зернистостью на один - два номера выше зернистости круга из сверхтвердого материала. Твердость кругов СМ1-М1 для правки инструмента на органической связке и С1-СМ1 – для инструмента на металлической связке, причем, чем мельче зернистость круга из сверхтвердого материала, тем мягче должен быть круг, применяемый для правки.

Виды связок алмазных инструментов

Органическая связка
Структура алмазного слоя: алмаз, органическая связка, наполнитель.
Свойства: незначительная твердость связки, высокая производительность съема, уменьшение времени обработки, невысокие теплопроводность и термостойкость.
Область применения:
Круги на органической связке применяются для чистовых и доводочных работ, чистовой заточки и доводки режущего инструмента из твердых сплавов, сверхтвердых материалов, чистового шлифования и доводки мерительного и медицинского инструмента, доводки деталей из материалов высокой твердости.
Металлическая связка
Структура алмазного слоя: алмаз, металлическая связка
Свойства: значительная твердость связки, высокая производительность съема, уменьшение времени обработки, высокие теплопроводность и термостойкость.
Область применения:
Круги на металлической связке применяются для предварительных операций, требующих съема сравнительно больших припусков, для заточки твердосплавного инструмента, шлифования деталей из твердого сплава, профильного шлифования, резки и шлифования изделий из специальной керамики, труднообрабатываемых материалов.
Гальваническая связка
Структура алмазного слоя: алмаз, гальваническая связка.
Алмазные инструменты на гальванической связке характеризуются одно- или многослойным алмазо-никелевым покрытием на опорном металлическом корпусе. Отдельные кристаллы алмаза связаны никелевым слоем, толщина которого соответствует 2/3 размера зерна. Тем самым обеспечивается надежная фиксация кристаллов выступающих далеко за поверхность связки и облегчается вывод стружки.
Свойства: высокая режущая способность, исполнение любой геометрии, сравнительно низкая цена, хорошая теплопроводность.
Область применения: круги на гальванической связке применяются для резки и шлифования кремния, германия и других полупроводниковых материалов, ситала, различных видов технического стекла, фактурной обработки камня. Гальванические связки находят широкое применение для изготовления алмазных головок, различной формы притиров, для изготовления ручного инструмента, например надфилей, для доводки штампов из твердых сплавов, штампованых и легированных сталей.