De juiste straalmateriaal deeltjes kiezen voor slijpschijven: Natuurlijke vs. kunstmatige oplossingen

Straalmateriaal deeltjes gebruikt voor slijpschijven zijn van twee typen nl.: 1. Natuurlijk straalmateriaal en 2. Kunstmatig straalmateriaal. Over het algemeen worden voor de meeste doeleinden, natuurlijke straalmaterialen niet gebruikt vanwege bepaalde voordelen van kunstmatige (gefabriceerde) straalmateriaal.

Natuurlijke straalmaterialen:

Deze worden geproduceerd door onbeheerste krachten van de natuur.

De volgende zijn de algemeen gevonden en gebruikte natuurlijke straalmaterialen:

(a) Zandsteen of massief kwarts

(b) Emery (50-60% kristallijn Al₂O₃ + ijzeroxide)

(c) Korund (75-90% kristallijn Al₂O₃ + ijzeroxide)

(d) Diamanten

(e) Granaat.

Efficiëntie van straalmateriaal deeltjes:

De efficiëntie van straalmateriaal deeltjes hangt af van:

(i) Zuiverheid

(ii) Uniformiteit in samenstelling.

(iii) Hardheid – Algemeen regel erover is dat hardheid van straalmateriaal meer moet zijn dan van werkmateriaal.

(iv) Zwaarte – Als wiel niet zwaar is, zullen de straalmateriaal deeltjes gemakkelijk breken en wielslijtage zal excessief zijn.

(v) Scherpte van breuk – De betere snijactie wordt verkregen door scherpe rand straalmateriaal. De natuurlijke straalmaterialen geven afgeronde randen en zijn daarom niet efficiënt in snijden.

Voortgang in straalmateriaal deeltjes:

Er is een significante verschuiving in het werkmateriaaltype van zacht naar moeilijk-te-slijpen materialen gebruikt voor verschillende toepassingen. Elk hard materiaal kan alleen verder bewerkt of afgewerkt worden door een slijpproces. Deze nieuwere en harder materialen stellen een definite uitdaging aan het slijpwiel.

Al dit vereist significante verbetering in de slijpschijven, zowel in termen van wielspecificatie als wielproductietechnieken.

Enkele van deze verbeteringen zijn:

i. Zwaardere straalmaterialen die scherper blijven voor een langere periode

ii. Vrijbreekbare straalmaterialen die continu opnieuw scherpen om nieuwere en scherpere snijranden te onthullen

iii. Wielen die lage trillingsniveaus produceren bij hogere snelheden

iv. Striktere geometrische toleranties op wielen.

Straalmateriaal fabrikanten hebben verschillende oplossingen ontwikkeld om aan de bovenstaande eisen te voldoen, sommige ervan gebruikmakend van een combinatie van nieuwere straalmaterialen (één dergelijk product is de 86A reeks producten), verbeterde bindingsystemen en striktere productielimieten, resulterend in een significant superieur product voor precisie slijptoepassingen.

86A straalmateriaal is een revolutionair straalmateriaal voor precisie slijptoepassingen. Er zijn eigenlijk twee families van straalmaterialen, nl. Aluminiumoxide (AlO) en Siliciumcarbide (SiC).

Aluminiumoxide straalmaterialen worden gebruikt voor ferroe slijptoepassingen en Siliciumcarbide voor non-ferroe slijptoepassingen. Binnen de familie van AlO straalmaterialen zijn er verschillende typen straalmaterialen gebaseerd op zijn chemische samenstelling en kristallijne structuur.

Monokristallijn AlO (aangeduid als 32A) en Wit Aluminiumoxide (38A) zijn twee van de meest voorkomende AlO typen straalmaterialen. 32A is een snelsnijend straalmateriaal gebruikt voor zware precisie slijptoepassingen. 38A is een vrijbreekbaar type straalmateriaal gebruikt voor precisie slijptoepassingen.

De eigenschappen van beide deze straalmaterialen werden gecombineerd om het revolutionaire nieuwe conventionele straalmateriaal genaamd 86A te verkrijgen. Deze korrel heeft de vermogen om zijn rand langer te behouden, wat resulteert in koelere snijden en minder metallurgische schade aan het werkvlak. Ook, de langer durende snijrand betekent meer taken tussen afdresseren, waardoor slijpkosten worden verminderd.

Het 86A straalmateriaal is het beste geschikt voor hoge productiviteit toepassingen vanwege zijn hoge materiaalverwijderingssnelheid eigenschappen. Het heeft ook effectief gebleken op moeilijk te slijpen materialen. Het 86A straalmateriaal is het beste geschikt voor slijpen van hogesnelheidsstalen, gietlegeringen en frezen, nikkellegeringen en hoge chroom stalen. De hardheid van 86A straalmaterialen is van de orde van 2150-2250 knoop, terwijl hardheid van 38A straalmaterialen ongeveer 1900-2100 knoop is.

Een vergelijkende prestatie van 86A straalmaterialen versus 38A straalmaterialen wordt getoond in Fig. 20.4 (a) en (b). Het is duidelijk dat de slijpverhouding (gedefinieerd als de verhouding van volume materiaal verwijderd tot volume wielslijtage) voor het 86A wiel hoger is over een bereik van materiaalverwijderingssnelheden vergeleken met het 38A straalmateriaal.

De specifieke korrelzwaarte is hoger voor 86A straalmaterialen dan 38A straalmaterialen. Ook, de specifieke slijpenergie is lager voor het 86A wiel, aangezien voor hetzelfde vermogen getrokken door beide wielen, het materiaal verwijderd door het 86A wiel substantieel hoger is. In de eindtelling is de slijfbaarheid (gedefinieerd als de verhouding van slijpverhouding en de specifieke slijpverhouding) van de 86A wielen hoger dan die van de 38A wielen.

Enkele van de toepassingen waar de 86A straalmaterialen significante superioriteit hebben getoond, zijn gereedschapskamer slijpen, vlak slijpen, tandwiel slijpen, intern slijpen, lagerbaan slijpen en andere vorm slijptoepassingen.

Kunstmatig of gefabriceerd straalmateriaal:

De kwaliteit en samenstelling van deze deeltjes kan gemakkelijk gecontroleerd worden en hun efficiëntie is ver superieur aan die van natuurlijke straalmaterialen.

Meest gebruikt gefabriceerde straalmaterialen zijn:

(a) Siliciumcarbide (SiC):

Het is beschikbaar in verscheidenheid van kleuren. Een speciale variëteit van blauwgroen is heel geschikt voor het slijpen van puntgereedschappen. De handelsnamen ervan zijn 'Carborandum', 'Crystolon', 'Electron' etc.

(b) Aluminiumoxide (Al₂O₃):

De handelsnamen voor gesmolten aluminiumoxide zijn 'Aloxite'; 'Alundum' en 'Borolon'. Zijn speciale vorm is wit Al₂O₃ wat, wanneer zuiver, eruitziet als briljante witte kristal. Het is meest geschikt voor gereedschapsstalen waar warmteopwekking door slijpen laag is.

(c) Boorcarbide.

(d) Boornitriet (CBN):

CBN slijpschijven worden gebruikt om geharde en moeilijk te slijpen stalen te slijpen. Deze hebben lange levensduur en hoge slijpverhoudingen. Temperatuur tegengekomen in slijpen is veel minder en dus veel betere afwerking en kwaliteit van oppervlak.

Fabricage van kunstmatige straalmaterialen:

(a) Siliciumcarbide:

In de fabricage ervan, worden de volgende ingrediënten grondig gemengd en in een elektrische oven verwarmd bij ongeveer 2320°C gedurende ongeveer 36 uur. Dan wordt de hele vaste massa gekneusd, gewassen en behandeld met alkaliën.

Het wordt opnieuw gewassen en uiteindelijk gemalen in kleine deeltjes. Deze worden toen gezeefd in verschillende maasnummers zeven. Voor fijn slijpen, deeltjes (180-200 maas) worden genomen.

De verschillende ingrediënten zijn:

(i) Silica zand — 25 delen

(ii) Petroleum coke verkregen door non-destructieve destillatie (van zeer zuivere vorm) — 34 delen

(iii) Gewoon zout — 2 delen

(iv) Zaagsel (poeder van hout) — 12 delen

Uit deze levert silica zand silicium, petroleum coke levert koolstof en zaagsel brandt bij hoge temperatuur om porieuze structuur te geven. Het is meestal van groenlichte zwarte kleur.

(b) Aluminiumoxide (Al₂O₃):

Het wordt gefabriceerd door minerale bauxiet (Gehydrateerd Al₂O₃ + Si₂O₃ + titaniumoxide) gemengd met gemalen coke en ijzerschroot te smelten. Dit wordt gesmolten in een elektrische oven en na voltooiing van smelting, wordt het gekneusd, gewassen, behandeld met alkaliën, opnieuw gewassen en uiteindelijk gemalen en gegradeerd. Het is van roodbruine kleur, en is zwaar en scherp wat de neiging heeft om gemakkelijk te breken en dus gebruikt voor het slijpen van gereedschapsstalen.

Vergelijking van SiC en Al₂O₃: (i) Al₂O₃ is zwaarder dan SiC maar de hardheid is minder. Al₂O₃ is daarom heel geschikt voor het slijpen van materialen met hoge trekkracht (2700 kgf/cm²). Als Al₂O₃ gebruikt wordt met materiaal van lage trekkracht, dan zal de weerstand geboden door het materiaal op slijpwiel minder zijn. In zo'n geval, vallen straalmateriaal deeltjes niet van het wiel en blijven verblonken, dus slijpen zal slecht zijn. Dus alle zware materialen als hogesnelheidsstaal, zwaar brons en koper moeten door Al₂O₃ geslepen worden en niet door anderen.

(ii) SiC is harder en brozer. Als het gebruikt wordt met materialen van hoge trekkracht, dan zal meer weerstand geboden worden door werk op wiel en de straalmateriaal deeltjes vallen snel af door snelle breuken producerend een snellere zelfscherping.

Het wordt voornamelijk gebruikt met materialen van lage trekkracht als gietijzer, carbidpuntjes, wolframgereedschap en alle non-metaalmaterialen als marmersteen, harde rubber, plastic, leer etc. Met deze materialen, ondergaan zwaardere Al₂O₃ deeltjes minder breuken. Krasscherpte van SiC deeltje is meer. Een speciale vorm van SiC wordt gebruikt om gecementeerde carbidpuntgereedschappen te slijpen en te scherpen.