Порошки корунда, электрокорунда и других абразивов

Абразивные материалы после добычи или синтеза очищают от примесей, измельчают до определенной степени дисперсности и классифицируют по размеру зерен – зернистости.

Классификация абразивных материалов по зернистости и зерновому составу. Порошки электрокорунда, карбида бора и других абразивных материалов, кроме алмаза, в зависимости от размера зерен делят на группы: шлифзерно (2000 – 160 мкм), шлифпорошки (125 – 40 мкм), микрошлифпорошки (63 – 14 мкм), тонкие микрошлифпорошки (10 – 3 мкм), а внутри каждой группы классифицируют шлифпорошки по зернистости.

Шлифзерна и шлифпорошки классифицируют просевом через набор контрольных сит с калиброванными ячейками сеток. Размер стороны ячейки сетки в свету в микрометрах соответствует номеру сита. Сита устанавливают одно под другим с последовательно убывающими номерами. Абразивные зерна, задерживающиеся на каком-нибудь сите, имеют большие размеры, чем размер ячейки нижнего сита, и меньшие, чем размер верхнего. Зернистость такого порошка обозначается уменьшенным в 10 раз номером сита, на котором задерживаются зерна. На практике не удается полностью выделить зерна с заданной зернистостью в узком диапазоне размеров. Некоторые крупные зерна проходят через ячейки верхнего сита по диагонали, мелкие зерна могут заклиниваться по нескольку штук в ячейках нижнего сита. Таким образом, порошок каждой зернистости состоит из нескольких фракций: основной с заданными размерами зерен, более крупных и мелких. Процентное содержание фракций в порошке данной зернистости характеризует его зерновой состав.

Присутствующие в порошке мелкие фракции зерен в объеме 3 – 5 % не оказывают влияния ни на интенсивность абразивного изнашивания, ни на фактуру (шероховатость) шлифованной поверхности. Крупные зерна оставляют на поверхности обрабатываемой детали царапины большей глубины, чем зерна основной фракции. В зависимости от процентного содержания основной фракции порошки выпускают различных категорий качества, обозначая их буквенными индексами В, П, Н, Д.

С высшей категорией качества (В) с процентным содержанием основной фракции 55 – 60 % выпускаются только микрошлифпорошки и тонкие микрошлифпорошки.

Зерновой состав абразивных порошков различной зернистости и категорий качества приведен в ГОСТ 3647-80 «Материалы шлифовальные».

Микрошлифпорошки по зернистости разделяют методом гидроклассификации. В основу метода положено свойство твердых частиц, взвешенных в воде, оседать с различной скоростью, зависящей от состояния жидкости (покой_, движение), массы и состояния поверхности частиц.

Установка для гидроклассификации (рис. 3.1) представляет собой ряд вер тикально расположенных конических цик лонов, соединенных переливными устрой ствами и трубопроводами. Абразивная пульпа 2, приготовленная в дозаторе 1, подается в нижнюю часть конуса циклона 3, заполняет его и, переливаясь через цилиндрическую часть, по сливному кольцу стекает в циклон 4. Зерна абразива находятся в восходящем потоке жидкости, скорость которой меняется по сечению конуса. Те из зерен, которые не удерживаются вертикальной составляющей скорости восходящего потока, оседают в конусе циклона или находятся в нем во взвешенном состоянии. Более мелкие зерна вместе с водой сливаются в следующий циклон, имеющий больший объем и диаметр цилиндра. Скорость восходящего потока пульпы в циклонах 4 и 6 соответственно уменьшается, и в них осаждаются зерна более мелких размеров. Через определенное время подачу порошка в дозатор прекращают, и в циклоны подается чистая вода, происходит доочистка пульпы от мелких фракций порошка и стабилизации зернового состава. После прекращения подачи воды пульпу из каждого циклона сливают в емкости 5, где выдерживают до полного оседания порошка. Отдельные мельчайшие зерна абразива улавливаются из сточной воды в отстойнике 7.

Для разделения шлифпорошка малой зернистости и микропорошков применяют метод отмучивания. Абразивную пульпу наливают в емкость, размешивают и дают ей отстояться некоторое время, кратное числу минут.

Частицы определенной зернистости осаждаются за этот период времени на дне емкости. Оставшаяся жидкость со взвешенными в ней более мелкими зернами сливается с помощью сифона в другую емкость, где выдерживается более длительное время. Последовательно проводя эти операции, разделяют порошки по зернистости. Для осаждения зерен, например, со средним размером 15 мкм, необходимо 30 мин. Соответственно такой порошок иногда называют «тридцатиминутник».

В процессе шлифования абразивная суспензия загрязняется частицами стекла, смол и металлической пылью от изнашивания шлифовальников, зерна абразива измельчаются. Для удаления загрязнений и повторного использования дорогостоящего абразива его подвергают регенерации, для чего абразив из отстойников собирают в контактные чаны, где обрабатывают серной или азотной кислотой для удаления металлических частиц и промывают водой. Получившуюся пульпу подвергают гидроклассификации или отмучиванию.

Линейные размеры зерен микрошлифпорошков измеряют под микроскопом или определяют косвенно путем измерения воздухопроницаемости поверхности навески порошка, что позволяет вычислить средний размер зерна.

Микрошлифпорошки обозначают буквой М и цифрой, указывающей наибольший размер зерен основной фракции в микрометрах.

Классификация шлифовальных порошков по зернистости и область их применения в технологических процессах обработки оптических деталей показаны в табл. 3.2.