Mitä mineraaleja käytetään leikkaamiseen, hiontaan ja poraamiseen- Zhejiang Golden Machinery Factory

Leikkaukseen, hiontaan tai poraukseen valitsemasi mineraali määrittää, kestääkö työkalusi työvuoron vai kuukauden. Käytännössä vastaus kysymykseen "mitä mineraaleja käytetään leikkaamiseen, hiontaan ja poraamiseen?" ei ole yksi mineraali vaan pieni perhe: timantti, kuutioboorinitridi, alumiinioksidi ja piikarbidi johtavat luetteloa, ja zirkonia alumiinioksidi, keraaminen alumiinioksidi ja luonnolliset hioma-aineet täyttävät tietyt markkinaraot. Jokaisella on ainutlaatuinen yhdistelmä kovuutta, lämpöstabiilisuutta ja kemiallista yhteensopivuutta, mikä tekee siitä ihanteellisen tietyille materiaaleille ja ei sovellu muille. Näiden erojen ymmärtäminen erottaa tehokkaan ja taloudellisen käsittelyn rikkinäisistä työkaluista, ennenaikaisesta kulumisesta ja hukkaan kuluneista tunneista.

Mikä tekee mineraalista sopivan leikkaamiseen, hiontaan ja poraamiseen?

Kovuus on ensimmäinen kriteeri, koska hioma-aineen on oltava työkappaletta kovempi, jotta se voidaan leikata tehokkaasti. Mohsin asteikko, joka luokittelee mineraalit asteikolla 1 (talkki) 10:een (timantti), on hyödyllinen pikaohjeena, mutta se on liian karkea teknisiä päätöksiä varten. Knoop-asteikko tarjoaa käytännöllisempiä lukuja: timantti on lähellä 10 000, kuutio boorinitridi noin 4 700, piikarbidi noin 2 500 ja alumiinioksidi noin 2 000 - 2 200. Leikkuuterän tai hiontajyvän tulee olla huomattavasti kovempaa kuin työstettävä materiaali, muuten se tylsyy nopeasti ja prosessi hidastuu ryömintäksi.

Pelkkä kovuus ei kuitenkaan ratkaise, mikä mineraali on paras. Sitkeys estää hankaavia rakeita rikkoutumasta iskun vaikutuksesta. Lämpöstabiilisuus mahdollistaa mineraalin pysymisen kovana jauhatuslämpötiloissa. Kemiallinen inertisyys estää ei-toivotut reaktiot työkappaleen kanssa. Ja valmiin osan hinta määrää, onko ensiluokkainen hioma-aine investoinnin arvoinen. Klassinen esimerkki on timantti: se on kovin tunnettu mineraali, mutta se ei kuitenkaan sovellu tavallisen teräksen hiontaan, koska hiili reagoi raudan kanssa korkeassa lämpötilassa ja tuhoaa nopeasti terän. Tämä yksittäinen rajoitus selittää, miksi muut mineraalit ovat edelleen välttämättömiä rautapitoisille materiaaleille.

Suosituimmat leikkaamiseen, hiontaan ja poraamiseen käytetyt mineraalit

Timantti – Kovin mineraali kaikista

Timantti, louhittu tai synteettisesti valmistettu, on kovin tunnettu luonnonmateriaali. Noin 10 000 Knoop-kovuuden ansiosta se leikkaa lasin, keramiikan, volframikarbidin, betonin, kiven ja titaaniseosten läpi helposti. Teolliset hiomalaikat, sahanterät, poranterät ja langanvetomuotit perustuvat synteettiseen timanttiin, joka tarjoaa alhaisemmat kustannukset ja paremman koostumuksen kuin luonnonkivet. Kriittinen rajoitus on kemiallinen: timanttia ei saa käyttää rautapitoisiin materiaaleihin, kuten teräkseen ja rautaan, koska hiili ja rauta reagoivat korkeassa lämpötilassa ja syövät työkalun pois. Ei-rauta- ja ei-metallitöissä timantti on kuitenkin ylin leikkaus- ja hiontamineraali.

Kuutioinen boorinitridi — superhioma-aine rautametaleille

Kuutioinen boorinitridi, jota yleensä kutsutaan nimellä CBN, on timantin jälkeen toiseksi kovin hioma-aine, jonka Knoop-kovuus on lähellä 4 700. Se voidaan valmistaa vain synteettisesti, ja se on kehitetty erityisesti käsittelemään työtä, jota timantti ei pysty. CBN-pyörät ja -työkalut hiovat karkaistua työkaluterästä, muottiterästä, valurautaa ja nikkelipohjaisia seoksia ilman timanttia tuhoavaa kemiallista hajoamista. Koska CBN kestää korkeita lämpötiloja ja pysyy kemiallisesti vakaana rautapitoisessa ympäristössä, se on vakiovalinta teräskomponenttien erittäin tarkkaan hiontaan. Se maksaa enemmän kuin perinteiset hioma-aineet, mutta pitkä käyttöikä ja tasainen viimeistely tekevät siitä usein taloudellisen vaihtoehdon tuotannossa.

Alumiinioksidi – teollisten hiomatuotteiden työhevonen

Alumiinioksidi on teollisuudessa laajimmin käytetty hiomamineraali. Se on valmistettu bauksiitista joko sulatetussa tai sooli-geelimuodossa, ja sen Knoop-kovuus on noin 2 000 - 2 200. Se on sitkeä, lämpöstabiili eikä reagoi raudan kanssa, minkä vuoksi se on oletushioma-aine hiiliteräksen, seosteräksen, ruostumattoman teräksen ja jopa puun hiontaan. Sulatettu alumiinioksidi on arvostettu yleiskäyttöiseen hiontaan ja leikkaukseen, kun taas sooli-geelikeraaminen alumiinioksidi tarjoaa nopeamman leikkaamisen ja pidemmän käyttöiän vaativiin töihin. Luonnonkorundi, kemiallisesti sama mineraali, rajoittuu nykyään pääasiassa erikoiskiillotus- ja läppäysaineisiin.

Piikarbidi – terävä ja lämmönkestävä

Piikarbidi on kovempaa kuin alumiinioksidi, ja sen Knoop-arvo on lähellä 2 500, ja sen hauraat rakeet murtuvat tuottaen tuoreita, teräviä reunoja. Se myös johtaa lämpöä hyvin pois, joten se sopii hyvin koville ja hauraille materiaaleille, kuten volframikarbidille, lasille, kivelle, keramiikolle ja ei-rautametallille, kuten alumiinille ja messingille. Rajoitus on kemiallinen: piikarbidi reagoi raudan kanssa korkeassa lämpötilassa aiheuttaen nopeaa kulumista, joten se ei sovellu teräksen ja raudan hiontaan. Ei-rautapitoisille ja koville ei-metallisille työkappaleille piikarbidi on kuitenkin usein nopein ja kustannustehokkain vaihtoehto.

Zirkoniumoksidi ja keraaminen alumiinioksidi - raskaaseen hiontaan

Kaksi synteettistä hioma-ainetta on tullut välttämättömiksi korkeapainehionnassa: zirkonialumiinioksidi ja keraaminen alumiinioksidi, jota joskus kutsutaan sooli-geeli-alumiinioksidiksi. Zirkonialumiinioksidi on alumiinioksidin ja zirkoniumoksidin seos, jolla on itseteroittuva kiderakenne. Se kestää suuria hiontapaineita ja on erinomainen ruostumattoman teräksen, taottujen osien ja aihioiden raskaassa massanpoistossa. Keraaminen alumiinioksidi valmistetaan sintraamalla submikronisia alumiinioksidikiteitä hankaaviksi rakeiksi, jotka murtuvat käytön aikana ja paljastavat jatkuvasti tuoreita leikkauspisteitä. Tämä pitää hiomalaikan terävänä ja viileänä, mikä on tärkeää lämpöherkille metalleille ja karkaistuille metalliseoksille. Molemmat mineraalit maksavat enemmän kuin perinteinen alumiinioksidi, mutta ne voivat merkittävästi lyhentää hiontaaikaa ja pyörän muutoksia raskaassa tuotannossa.

Luonnolliset hioma-aineet - granaatti, korundi ja hioma

Luonnollisia hioma-aineita esiintyy edelleen leikkaus-, hionta- ja poraustöissä, vaikka synteettiset mineraalit hallitsevat nykyään useimpia teollisia tehtäviä. Granaattia käytetään laajalti vesisuihkuleikkaukseen, hiekkapuhallukseen ja päällystettyihin hioma-aineisiin, koska se on kovaa, tiheää ja murtuu teräviksi kulmahiukkasiksi. Korundia, alumiinioksidin luonnollista kiteistä muotoa, ja hiomaa, korundin ja rautaoksidien seosta, käytetään kiillotukseen, purseenpoistoon ja liukumattomien pintojen kiillotukseen. Luonnolliset hioma-aineet ovat halvempia ja ympäristöystävällisempiä, mutta niiltä puuttuu suunniteltujen tuotteiden tasainen hiukkaskoko ja puhtaus, mikä rajoittaa niiden roolin enimmäkseen karkeisiin ja puoliviimeistelysovelluksiin.

Kuinka valita oikea mineraali sovellukseesi

Valintakehys koostuu kolmesta kysymyksestä: Mitä materiaalia käsittelet? Kuinka vaikeaa se on? Ja onko hallitseva kustannus itse työkalu vai prosessiin käytetty aika? Käytännön säännöt ovat yksinkertaiset:

Rautametallit, kuten teräs, valurauta ja ruostumaton teräs: käytä kuutiometriä boorinitridiä erittäin tarkkaan työhön tai alumiinioksidia yleishiontaan.
Ei-rautametallit ja kovat hauraat materiaalit, kuten volframikarbidi, lasi, keramiikka ja titaani: käytä timantti- tai piikarbidia.
Raskas massan poisto ja korkeapainehionta: käytä zirkoniumoksidia tai keraamista alumiinioksidia.
Vesisuihkuleikkaus, puhallus ja kiillotus: luonnongranaatti, korundi tai hioma ovat käytännöllisiä valintoja.

Alla olevassa taulukossa on nopeaa vertailua varten yhteenveto tärkeimmistä hankaavista mineraaleista, niiden tyypillisistä kovuusarvoista ja tärkeimmistä rajoituksista.

Yleisten hiomamineraalien vertailu leikkaus-, hionta- ja poraussovelluksiin. Kovuusarvot ovat alalle tyypillisiä likiarvoja.
Mineraali	Noin Knoop-kovuus	Soveltuu parhaiten	Näppäinrajoitus
Timantti	~10 000	Lasi, keramiikka, kovametalli, kivi, titaani	Reagoi raudan kanssa; vältä terästä ja valurautaa
Kuutioinen boorinitridi	~4 700	Karkaistu teräs, työkaluteräs, valurauta, nikkeliseokset	Korkeat alkukustannukset
Piikarbidi	~2500	Karbidi, lasi, kivi, alumiini, messinki	Reagoi rautapohjaisten metalliseosten kanssa
Alumiinioksidi	~2 000–2 200	Hiiliteräs, ruostumaton teräs, yleiset hiomatyöt	Hitaampi leikkaus erittäin koville materiaaleille
Zirkonia alumiinioksidi	~1 600	Raskas hionta, ruostumaton teräs, taotut osat	Kalliimpi kuin sulatettu alumiinioksidi
Granaatti	~1 400	Vesisuihkuleikkaus, hiekkapuhallus, kiillotus	Ei tarkkuusmekaaniseen hiontaan

Taloudella on yhtä paljon merkitystä kuin kovuudella. Superhioma-aineet, kuten timantti ja CBN, voivat maksaa 10-30 kertaa enemmän kuin tavanomaiset hioma-aineet kiloa kohden, mutta niiden käyttöikä voi olla 100-300 kertaa pidempi, kun sovellus on oikea. Käytännössä vaihtaminen alumiinioksidista CBN:ään vaikeassa teräksen hiontatyössä alentaa usein kokonaiskustannuksia kappaletta kohden sen sijaan, että se nostaisi sitä. Pienkaupoissa ja satunnaisissa töissä perinteisten mineraalien alempi ostohinta voittaa edelleen; suuren volyymin tuotannossa korkealuokkaiset hioma-aineet maksavat yleensä itsensä takaisin.

Miksi hiomamineraalien tuntemus on tärkeää mineraalien käsittelyssä

Samat kovuusperiaatteet, jotka ohjaavat leikkaus- ja hiontatyökaluja, ohjaavat myös mineraalien käsittelyn taloudellisuutta. Väkevöittäjässä malmi murskataan ja jauhetaan, kunnes arvokkaat mineraalit vapautuvat ympäröivästä kuomusta. Malmin kovuus ja hankauskyky määräävät hiomaväliaineen kulutuksen, vuorauksen kulumisen, energiantarpeen ja viime kädessä koko piirin suorituskyvyn. Mylly, joka käsittelee hiomamalmia alamittaisella jauhatusaineella, menettää rahaa jokaisesta käsitellystä tonnista. Tästä syystä laitosinsinöörit seuraavat malmin kovuutta yhtä tarkasti kuin talteenottoa ja laatua.

Kovien malmien jauhamiseen ja luokitteluun liittyvissä toiminnoissa laitteiden on vastattava materiaalia. The märkäritilätyyppinen kuulamylly malmin jauhamiseen on suunniteltu vähentämään malmia tavoitekokoon ennen vaahdotusta, painovoimaerotusta tai liuotusta. Jauhamisen jälkeen liete kulkee läpi spiraaliluokittelulaitteet , joka erottaa hienotuotteen karkeasta materiaalista, joka on palautettava tehtaalle koon pienentämistä varten. Hionnan ja luokituksen lisäksi kullan ja perusmetallin talteenotto riippuu usein mekaaninen sekoitusuuttosäiliö hydrometallurgiaan kohdemetallin liuottamiseksi kontrolloiduissa olosuhteissa. Kussakin vaiheessa prosessoitavan mineraalin kovuuden, kemiallisen käyttäytymisen ja mekaanisten ominaisuuksien tunteminen auttaa insinöörejä valitsemaan oikeat laitteet ja käyttöolosuhteet – samalla tavalla kuin koneistusasiantuntija valitsee timanttilaikan tai CBN-laikan tiettyä työkappaletta varten.