Абразивна різання

Абразивна різання є одним з найбільш ефективних і доступних способів отримання заготовок необхідного розміру. Широкому поширенню відрізки заготовок з використанням відрізних кругів сприяє доступність інструменту, висока продуктивність операції, можливість різати заготовки з практично будь-якого матеріалу не вимагаючи спеціальних умов і при будь-якій температурі. Для виконання простих операцій відрізання заготовок не потрібно спеціальної підготовки для працівника, тільки елементарні знання і навички.

Не випадково, кількість продаваного електроінструменту для відрізних кіл та самих кіл зростає досить вражаюче (дивись діаграму) Зростає і кількість торгових марок відрізних кругів на ринку України. Реальних заводів, що випускають відрізні круги, набагато менше і технічний рівень продукції на різних підприємствах різний.

Діаграма. Зростання обсягу споживання (в тоннах) відрізних і зачисних кіл на Україні

Як правило, для виробництва відрізних кругів використовується типове обладнання. Воно може бути застарілими або максимально сучасним, але навіть найсучасніше устаткування не дає гарантій високої якості. Всі виробники використовують типові технології і типовий перелік основних матеріалів, що використовуються, але це аж ніяк не означає, що якість у них буде однаковим.

Споживач відрізних кругів обмежений у своїх можливостях об'єктивно перевірити їх якість. Виглядають вони однаково, невеликі відмінності, за якими можна зробити хоч якісь висновки, здатний виявити лише фахівець. Випробувальні лабораторії якщо і є, то у виробників відрізних кругів, а поширений метод випробувань вручну дає не дуже достовірні результати і навряд чи може бути використано як аргумент у суперечці з постачальником. Ви можете вважати, що коло не забезпечує якісних показниках, як рекламувалося і декларувалося продавцем, але як це довести? Більше того, які критерії прийняти для споживчої оцінки кіл?

Найчастіше критерії обмежуються мінімум параметрів: ціна, зносостійкість або продуктивність. Насправді зазначені параметри є похідними безлічі показників, які передбачені діючим на Україні (і в Росії) ДСТУ ГОСТ 21963:2003. Якщо розглядати основні показники і їх вплив на експлуатаційні показники кіл, то треба відразу звернути увагу на наступні, перевірити які не представляє праці:

- Зовнішній діаметр.

Абсолютно «прозорий» параметр кола, але має можливості для зловживань з боку виробника. Допустимий розбіг діаметру +/-3мм дозволяє на його нижній межі (-3мм) заощадити на матеріалах виробнику і знизити ресурс споживачеві, причому на законних підставах.

- Висота кола.

Найчастіше є предметом зловживань з боку недобросовісних виробників. Допустимий розбіг +/-0,3 мм дозволяє виробнику і економити, і допускати вільності технології і штучно підвищувати стійкість і, відповідно, «конкурентність» кола. Тільки солідні виробники витримують ці показники.

- Нерівномірність висоти кола

В першу чергу залежить від технічного рівня обладнання та кваліфікації персоналу у виробника. Наслідки відхилень цього показника для споживача найбільш неприємні. Це в першу чергу можливий дисбаланс кола (машинку трясе). У другу чергу це косою рез, який проявляється при відрізанні заготовок великого перерізу.

- Радіальне і торцеве биття круга.

Назва параметра відображає і його фізичну суть — биття. Відхилення цього параметра (більше 0,8 мм) не дозволить зробити рівний рез, в кращому випадку. В гіршому випадку коло може зіпсувати заготівлю, заклинити в заготівлі і навіть зруйнуватися...

- Неврівноваженість кола (дисбаланс)

Залежить від технічного рівня устаткування, на якому виробляються кола і від рівня технології. Невеликий дисбаланс створить дискомфорт при різанні у вигляді вібрації. Великий призведе до руйнування кола при наборі оборотів машинки.

ДСТУ ГОСТ 21963:2003 не передбачає 100%-ної перевірки за зазначеними параметрами, тільки максимум 10%, а перевірка на запас міцності (розривне навантаження, швидкість) проводиться лише на 0,1% кіл від партії. Багато несумлінні виробники не дотримуються навіть мінімальних обсягів перевірки. Тому, щоб не випробовувати долю, досвідчені фахівці набувають кола адекватних виробників.

Зазначені стандартні показники впливають, в першу чергу, на безпеку використання кіл, точність виконання операції і в деякій мірі на витрату кола і «абразивну здатність» кола. Однак ключові показники, що впливають на процес різання, споживачі перевірити не можуть.

Маркування на етикетці кола солідного виробника можна встановити такі показники як марка і зернистість абразивного матеріалу, твердість і структура кола, сполучна і наявність армуючого елемента, робочу швидкість і клас точності. Не факт, що інформація достовірна, але по ній можна побічно спрогнозувати властивості кола:

- Марка абразивного матеріалу як основного компонента кола, підкаже, чи підходить абразив для різання конкретного матеріалу. У всіх випадках без винятку, електрокорунд (нормальний, білий, цирконієвий) призначений для різання металів, а карбід кремнію для різання неметалів. Друге питання, що видів електрокорунду досить багато і на колах, що випускаються в Росії і на Україні замаркіровані конкретна марка (наприклад, 14А, 13А, 25А, 38А, 54С), яка якось дисциплінує і зобов'язує до чогось виробників. На деяких колах західних і, особливо, більшості східних виробників обмежуються маркуванням А, Z, що передбачає широку гаму матеріалів, не завжди придатних для відрізних кругів.

- Зернистість абразивного матеріалу з великою часткою ймовірності відобразить ріжучу здатність кіл, за умови, що виробник вказав реальну зернистість.

Не секрет, що чим крупніше зерно, тим краще ріжуча здатність і необхідність застосування різних зерністостей абразиву на колах різної товщини викликана не турботою про якість кола.... Насправді, якщо в тонкий коло, товщиною 1 мм покласти шліфзерна розміром 1 мм то це шліфзерна зруйнується при формуванні заготовок, в колі не буде великого абразиву, а зруйновані зерна не будуть закріплені в сполучному. Тому будь-які рекламні трюки щодо зернистості — тільки рекламні трюки. Існує пряма залежність між товщиною кола і зернистістю і які-небудь відхилення від технічно обґрунтованої зернистості повинні насторожити споживача кіл. Як правило, більш дрібний номер зернистості виробники використовують для підвищення стійкості кола, на шкоду його ріжучої здатності. А іноді з метою економії «козирних» номерів зернистості, якими є F24, F30, F36 і які на 15-20 відсотків дорожче шлифматериалов суміжних зерністостей.

В якості демонстрації типового застосування абразивних матеріалів для відрізних кругів можна запропонувати дані нижченаведеній таблиці.

- Твердість відрізного кола для здебільшого виробників більше показник розрахунковий або декларований. Для підприємств, що випускають продукцію за ДСТУ ГОСТ21963:2003 передбачена перевірка твердості приладами «Звук». Але вибірка кіл для перевірки незначна і реальна твердість більше залежить від рецепту і технології. Більш того, на маркуванні виробники вказують розбіг твердості, який передбачить усі витрати технології (ЗИ37-43 або від З до НД). Європейські виробники взагалі не перевіряють кола по твердості і маркують рецептурну, але цієї твердості можна довіряти, на відміну від азіатських виробників. Таким чином на маркування твердості можна орієнтуватися тільки на колах солідних виробників.

- Бакелітова зв'язка відрізних кругів маркується просто буквою В у всіх без винятку виробників. Але відмінності у складі цієї зв'язки у різних виробників може бути просто величезною. Всі виробники, без винятку, використовують бакелитовую зв'язку, складається з сухого фенольного сполучного (пульвербакелита) і рідкого фенольного сполучного. Для поліпшення властивостей зв'язки додаються активні наповнювачі, що покращують процес різання. Видів цих сполучних тільки абразивного застосування сотні, але які сполучні застосовувати вирішує виробник. При цьому виробники смол докладно описують свою продукцію і дають конкретні рекомендації виробникам відрізки. Але для одних виробників вирішальним фактором приймається міцність, якість кола, для інших - вартість. Споживач це ніяк не перевірить. Але в відрізних колах з якісними смолами запас міцності буде потрійний, а на дешевих смолах ризик розриву кола 50х50. А термін придатності кіл безпосередньо залежить, в першу чергу, від смоли. Різниця у вартості якісних і неякісних смол досягає 3-х разів. Можна легко припустити, які смоли використовуються в колах низького цінового сегмента. Теж саме і з наповнювачів.

Довідка. Наповнювачі використовуються в смоляний матриці для збільшення рівня міцності, теплостійкості, ударостійкість, стійкість до тріщин і т. д. Комбінування абразивів сполучних смол і наповнювачів допомагає досягти бажаних для відрізного кола властивостей. В якості наповнювачів в даний час використовується кріоліт, пірит, сульфід цинку, літопон, , кальцію фторборат, сульфат кальцію, і хлорид кальцію. Раніше використовувані трисульфид сурми і хлорид свинцю, швидко витісняються такими матеріалами, як спеціальні галогеніди заліза.

У дешевих колах ви не знайдете активних наповнювачів (таких як червоний пірит, кріоліт), там будуть тільки просто дешеві наповнювачі, в кращому випадку не канцерогенні.

- Про наявність армуючої склосітки у маркуванні будь-якого виробника повідомить буквений символ F, який поєднаний з маркуванням сполучного (ВF). Цей символ також не несе інформації про кількість дисків з склосітки, їх щільності і т. д. Один з головних елементів безпеки відрізного кола відданий на відкуп порядності виробника. Можна для кола діаметром 230мм товщиною до 2,5 мм використовувати склосітку щільністю 290г/см2, а можна 180г/см2, що не заборонено чинними стандартами. Для виробництва відрізних кругів використовується склосітка не в чистому вигляді, а покрита смолами, аналогічними тим, що використовують для виготовлення кіл. Це робиться для одержання максимальної адгезії між сіткою і сполучною. Склад просочення для склосітки має теж багатоваріантність і за якістю, і за вартістю. Різниця у вартості згаданих дисків з склосітки до 4-х разів. Застосування щільною і якісної склосітки практично виключає ризик для працівника, якщо всі інші небезпечні фактори не присутні.

Кожен з перерахованих вище параметрів, регламентованих стандартом, справляє істотний вплив на якість відрізних кругів і на експлуатаційні властивості. Відхилення декількох параметрів призводить, як правило, до відбракування кіл при приймальному контролі, у «серйозних» виробників. У більшості випадків, виявляються відхилення при експлуатації або випробовуваннях кіл. Стійкість і ріжуча здатність є результуючими, похідними показниками всіх вищезазначених показників.

Однак, досвід показує, що ці параметри знаходяться на різних шальках терезів, зростання одного деколи веде до погіршення іншого. Тому ні один з цих двох параметрів окремо не може бути однозначною характеристикою якості кола.

При визначенні експлуатаційних параметрів потрібно враховувати, що об'єктивність результатів випробувань може бути досягнута тільки в оснащеної випробувальної лабораторії (див. фото), де вплив оператора на результат випробувань мінімально.

Стандартом передбачений показник, який більш коректний для «арбітражу», ніж просто стійкість:

- Коефіцієнт різання

Згідно з ДСТУ ГОСТ 21963:2003: Коефіцієнт різання К - це відношення площі поперечного перерізу розрізаною заготовки до площі зношеної частини кола, при спрацьовуванні відрізного кола до діаметра 0,75. від початкового. Його обчислюють за формулою:

де:

• Sз – площа поперечного перерізу оброблюваної заготовки, см2;
• n – кількість вироблених колом різів;
• Dк – діаметр кола до початку різання, см;
• Dн– діаметр кола після різання, см

Коефіцієнт різання відображає показник економічної ефективності різання, витрата кіл на виконання операцій, може служити показником для розрахунку потреби в колах.

Цей показник дуже зручно презентувати для маркетингових заходів, в якості ключового. Однак, якщо оцінювати тільки зносостійкість, то найкращий результат покаже найбільш твердий коло (ПН-ПТ), який практично не зноситься, але при цьому такий круг не ріже, а «облизує» заготовку і для інтенсивного процесу різання необхідні значні зусилля.

Парадокс, але при виготовленні дуже твердих кіл виробник добре економить на сполучних компонентах. Так що гасло «чим дешевше сполучна, тим вище твердість кола» відображає реальну картину.

Довідка. Структура відрізного кола складається з трьох основних частин. Дві з них зрозумілі— це абразивне зерно і сполучна. Зерно — це ріжучий елемент, зв'язка утримує його в колі, запобігаючи викришування до втрати абразивної здатності. Третя частина — це пори, тобто порожнечі в колі. Вони виконують ту ж функцію, що і проміжки між зубами напилка — виносять знятий матеріал за межі робочої зони. Процес різання здійснює тільки шліфзерна, яке при затупленні має втечуть з кола і заміщатися наступним зерном, тобто повинен проходити процес «самозатачивания» кола. Механізм видалення затупилися сегментів. зерен передбачає декілька варіантів:

- локальне вигоряння органічного сполучного під дією сил тертя і температури в зоні різання, з викрашуванням абразиву

- механічне ударне вилучення зерна із зусиллям, що перевищує міцність утримання зерна зв'язкою.

У відрізних колах на бакелітовій зв'язці кращий механізм термічний механізм видалення затупилися сегментів. зерен. Тому в колі має бути все збалансовано: міцність абразиву, термостійкість і адгезійна міцність сполучної, кількість часу, для відводу продуктів шліфування (різання). Порушення цього балансу призводить до 2 крайнощів: до втрати стійкості або зниження ріжучої здатності

Враховуючи багатогранність властивостей розрізається матеріалів, площа перерізу заготовки, характеристики обладнання призначення характеристик кола досить наукомісткий процес.

- Швидкість різання або продуктивність можна в спрощеному варіанті прийняти як час, необхідний для виконання операції відрізки конкретної заготовки. Ця величина в промисловості раніше нормувалася і була основною для розрахунку трудомісткості. Враховувалося машинне і допоміжний час. Зрозуміло, що якщо у вартості операції вартість кола складала 5%, то їй можна було знехтувати. Відрізні круги відбиралися на виробництво за критерієм високої продуктивності і якості різу. В умовах малих та приватних підприємств, особистого господарства критерій вартості важливий, але на операціях різання із застосуванням ручних шліфувальних машин, особливо колами 230мм, ріжуча здатність, швидкість різання набуває першорядного значення через зусиль, які працівникові необхідно затратити на різання. На колах малого діаметра (125мм і менше) це менш очевидно.

Таким чином, об'єднати стійкість і продуктивність в якусь одну загальну величину теж не представляється можливим — не існує такого параметра, який можна було б визнати ідеальним. Кожен кінцевий споживач визначає для себе сам. Для всебічної оцінки необхідно враховувати не тільки ціну самого кола, а також оплату праці робітника — чим нижче продуктивність, тим більше часу буде витрачено на роботу. Але найбільш продуктивні кола можуть мати не надто високий ресурс, зношуючись дуже швидко, з чого випливають підвищені витрати на їх закупівлю. Так що вираз «цей круг краще того» не має сенсу без застережень, з якого саме параметром він краще. І все ж, провідні світові виробники знаходять точку рівноваги...

При всіх вищеописаних ризики, при виборі відрізних кругів певної торгової марки слід враховувати, що провідні світові виробники вкладають значні кошти в розробку нових смол, абразивних матеріалів, наповнювачів. Технологія виготовлення абразивного інструменту не стоїть на місці і майбутнє за виробниками, а не за авантюрними виробниками і численними їх брендами.

Як одне з останніх досягнень в області виробництва відрізних кругів можна презентувати нову 3S технологію, розроблену для країн Європейського Союзу.

Ключові фактори відрізних кругів, виготовлених за 3S technology

Speed - швидкість різання,

Smooth - збереження рівності різу,

Safe - надійність кіл.

S: Швидкий і ефективний рез - важлива перевага, яке оцінять професіонали, часто працюють з відрізними колами.

В даному випадку важливу роль відіграє цілий ряд технологічних параметрів кіл:

- Використання глубокопрокаленных і спеціальних электрокорундовых матеріалів з низькою разрушаемостью (нижче 40%); крупнокристалічного карбіду кремнію з високою абразивною здатністю, у відповідності з ISO 8486-1:1996.

- Підбір оптимальної зернистості абразивного матеріалу з ряду F24...F60 для кожного типу і розміру кола, з урахуванням забезпечення максимальної ріжучої здатності.

- Застосування методу комплексної зернистості з ряду F24-F60, що дозволяє працювати отрезному колі в режимі сталого самозатачивания, з низькими тепловими навантаженнями, високу стійкість кола.

- Використання унікальних запатентованих складів активних наповнювачів, не містять канцерогенів, що дозволяють знизити температуру в зоні різання, знизити температуру деструкції полімерної композиції і підвищити стійкість кіл.

Користувачі кіл оцінять ці технологічні переваги за рахунок:

- зменшення прикладених зусиль, що додаються при різанні;

- збільшення швидкості різання;

- зменшення навантаження на шліфувальну машинку, що підвищує її довговічність.

S: Рівний і плавний рез — друга важлива складова, яка забезпечується наступними факторами:

- Рівномірний розподіл абразивного матеріалу в поєднанні з точністю геометричних розмірів, що виключає вібрації в процесі різання. Всі кола відповідають класу точності АА, не нижче.

- Розвинений мікрорельєф бічній поверхні відрізних кругів за рахунок використання плит з еластомерами при формуванні відрізних кругів. Це дозволяє зменшити тертя бокових поверхонь круга і заготовки, т. к. при розрізуванні колами з гладкою бічною поверхнею 50% енергії витрачається на подолання сил тертя бокових сторін про поверхня різу.

- Відсутність торцевого биття в відрізних колах, що також знижує тертя бокових поверхонь і підвищує ефективну потужність процесу різання, а також виключає «косий рез».

Це дозволяє не тільки досвідченим професіоналам, а і початківцям майстрам робити рівні і акуратні надрізи з мінімальною кількістю задирок.

S: Надійність кіл забезпечується за рахунок наступних рішень:

- Використання при виготовленні відрізних кругів інноваційних фенольних смол, модифікованих епоксидної складової, що забезпечує високу міцність і стійкість кіл.

- Точно підібраний баланс щільності склосітки в діапазоні 75г/м2 до 320г/м2, товщини і зернистості круга, що гарантує безпечну експлуатацію продукції, при цьому, не знижуючи ріжучої здатності круга і не створюючи небезпечної концентрації пилу в зоні різання.

- Точність геометричних розмірів кіл відповідає стандартам ISO 603-15-99, ISO 603-16-99 і виключає перекіс кола по товщині, ексцентриситет і дисбаланс.

Завдяки цим технологіям користувачі отримують:

- впевненість у роботі з колом;

- гарантію того, що коло не розсиплеться, не перегріється і не розірветься в процесі його використання.