Что такое абразивная почва

Абразив

Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

Содержание

Применение абразивных материалов и виды абразивной обработки

Абразивные материалы с успехом применяются в следующих видах абразивной обработки:

шлифование круглое — обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий;
шлифование плоское — обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей;
шлифование бесцентровое — обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей (валы, обоймы подшипников и др);
шлифование бесцентровое лентой — наружные поверхности, в том числе сложные профили;
шлифование лентой сложных профилей — например шлифование лопаток турбин;
отрезание и разрезание заготовок — заготовительное и монтажное производство, демонтаж конструкций;
притирка — абразивное притирание поверхностей (например седло и игла дизельной форсунки);
гидроабразивная обработка — струйная и галтование (отливки, паковки, метизы и др);
пескоструйная обработка — очистка субстратов от старой краски, ржавчины, окалины и других загрязнений, а так же сглаживание поверхностей и очистка отливок и поковок;
ультразвуковая обработка — пробивка отверстий в твёрдых сплавах, извлечение сломанного инструмента, изготовление штампов;
хонингование — обработка отверстий (цилиндры двигателей, насосов и др);
полирование — придание поверхности малой шероховатости и зеркального блеска;
суперфиниширование — окончательное придание наружным, внутренним и сложным профилям высочайшей точности и чистоты поверхности, в том числе алмазное суперфиниширование (точные механизмы, инструмент, детали особо точных приборов, инструментов, оружия и т. д.).

Инструменты абразивной обработки

Абразивные материалы для применения в промышленности должны быть закреплены или конструктивно выполнены в виде различных инструментов и составов, основные виды абразивных инструментов и составов:

Отрезные круги: Различных диаметров (до 3500 мм), ширины, высоты и форм(профилей) рабочего(абразивного) слоя и способов закрепления его на корпусе круга.

Шлифовальные круги: Различные абразивные материалы в виде кругов, дисков, конусов разных профилей и диаметров.

Бруски: Абразивные и металлоабразивные разных размеров и профилей для хонингования, притирки, суперфиниширования.

Лента: Синтетическая или растительнотканная лента разной ширины с приклеенными на ее одной или двух сторонах зернами абразивных материалов.

Наждачная бумага: Абразивный материал нанесенный на тканевую или бумажную основу.

Пасты: Абразивные притирочные и полировальные абразивы равномерно распределенные в связующем (парафин, церезин, олеиновая кислота, стеарин, масла, керосин и др).

Свободное зерно: Сухие абразивные зерна для гидроабразивной, ультразвуковой и пескоструйной обработки.
Галтовочные тела: абразивный инструмент в виде изделий геометрической формы (цилиндр, призма, конус, куб и т. п.), предназначенный для галтовки

Виды абразивных материалов

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвердые, твердые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифзерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах (мк) и мешах(

Производство абразивных материалов

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причем новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные.

Абразивные материалы бывают двух видов по происхождению:

Природные абразивные материалы

Алмаз: Алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях.
Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах.
Гранат: Природный минерал, состоит из: R 2+ ₃ R 3+ ₂ [SiO₄]₃, где R 2+ — Mg, Fe, Mn, Ca; R 3+ — Al, Fe, Cr.
Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита — черного магнитного оксида железа Fe₃O₄
Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов.
Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки(притирка, полирование).

Синтетические абразивные материалы

Минеральный шлак (купрошлак или никельшлак): применяются для наружной очистки больших металлических конструкций
Колотая/стальная дробь: Применяется для удаления плотной окалины
Искусственный алмаз: Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных металлов.
Кубический нитрид бора (боразон (В России кубический нитрид бора знают как эльбор): Синтез при высоком давлении, применяют при шлифовании деталей из различных сталей и сплавов.
Сплав бор-углерод-кремний: Сплавление бора с углеродом и кремнием в дуговой печи, обработка черных, и цветных металлов, камня, стекла и др.
Карбид бора: обработка твердых сплавов, стекла, черных металлов.
Карбид кремния: обработка твердых сплавов, цветных металлов и титана.
Нитрид кремния: обработка черных и цветных металлов.
Нитрид алюминия: обработка металлов.
Электрокорунд: обработка черных металлов, изредка камня и стекла.
Оксид циркония(фианит): обработка черных и цветных металлов.
Двуокись церия: обработка стекла (полирит).
Двуокись олова: обработка стекла, полирование металлов.
Окись хрома: полирование черных и цветных металлов.
Двуокись титана: полирование цветных металлов.

Новые перспективные абразивные материалы:

Нитрид углерода:
Сплав карбид титана-карбид скандия:

Отдельно следует выделить категорию магнитоабразивной обработки (МАО) и материалов для магнитноабразивной обработки.

Суть заключается в объединение свойств материалов с высокими абразивными качествами и магнитными, что позволяет производить т. н. мягкую обработку и полирование на более высоком качественном уровне используя магнитоабразивные порошки.

Таблица сравнения абразивных материалов используемых при абразивоструйной очистке [2]

Материал	Размер сита	Форма	Плотность

Хрупкость Происхождение Применение Песок 6-270 * 100 5.0-6.0 высокая природный материал Наружная очистка Минеральный шлак

8-80 * 85-112 7.0-7.5 высокая отходы Наружная очистка Колотая дробь 10-325 * 230 8.0 низкая производство Удаление плотной

Стальная дробь 8-200 ° 280 8.0 низкая производство Очистка, упрочнение Оксид алюминия 12-325 * 125 8.0-9.0+ средняя производство Очистка, отделка,

удаление заусенцев, гравировка

Стеклянные шарики 10-400 ° 85-90 5.5 средняя производство Очистка, отделка Пластик 12-80 * 45-60 3.0-4.0 низкая/ средняя производство Удаление краски, снятие

Пшеничный крахмал 12-50 * 90 2.8-3.0 высокая отходы Удаление краски, очистка Кукурузные початки 8-40 * 35-45 2.0-4.5 средняя отходы Удаление краски

с деликатных поверхностей

Примечания

↑ Federation of European Producers of Abrasives. Федерация европейских производителей абразивов.
↑ «Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке» — Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2007—216 с., ISBN 978-5-9901098-1-0

Литература

«Технология шлифования в машиностроении», Кремень З. И., Юрьев В. Г., Бабошкин А. Ф.
«Эльбор в машиностроении» под редакцией В. С. Лисанова. Л. «Машиностроение», 1978
«Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке» — Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2007—216 с., ISBN 978-5-9901098-1-0

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Абразив» в других словарях:

абразив — а, м. abrasif. 1905. Рей 1998. Материал высокой твердости, применяемый для для механической обработки ( шлифовки, полировки, заточки и т. п. ) металлов, стекла, драгоценных камней и т. д. До этого камень из карьера извлекали стальными кругами.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

АБРАЗИВ — АБРАЗИВ, твердый материал с шероховатой поверхностью, используемый для истирания и полирования поверхностей. Абразивы используются в виде тонких порошков или более крупных частиц с острыми режущими кромками. Большинство природных абразивов… … Научно-технический энциклопедический словарь

АБРАЗИВ — АБРАЗИВ, а, муж. (спец.). Твёрдое мелкозернистое или порошкообразное вещество (кремень, наждак, корунд, карборунд, пемза, гранат), применяемое для шлифовки, полировки, заточки. | прил. абразивный, ая, ое. Абразивные материалы. А. инструмент… … Толковый словарь Ожегова

абразив — сущ., кол во синонимов: 4 • карбовальт (2) • коровальт (1) • кристолон (1) • … Словарь синонимов

абразив — – 1) материал (например, алмазный порошок) для обработки деталей шлифованием, полированием или доводкой; 2) продукты износа деталей (стружка), приводящие к абразивному изнашиванию. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

абразив — Твёрдый материал для механической обработки металлов, сплавов, горных пород и других строительных материалов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN abrasive DE Schleifmittel FR abrasif … Справочник технического переводчика

абразив — а, м. Твердое мелкозернистое вещество (алмаз, корунд, наждак и т.п.), применяемое для шлифовки и полировки поверхностей изделий из металла, камня, стекла, дерева и др. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. абразив абразива, м. [от фр … Словарь иностранных слов русского языка

Абразив — Abrasive Абразив. (1) Жесткая субстанция, используемая для шлифовки, правления оселком, суперфиниширования, полирования, абразивной продувки или внутреннем шлифовании. Применяемые абразивы глинозем, карбид кремния, карбид бора, алмаз, кубический… … Словарь металлургических терминов

АБРАЗИВ — твёрдый материал для механической обработки металлов, сплавов, горных пород и других строительных материалов (Болгарский язык; Български) абразив (Чешский язык; Čeština) brusivo; brusná hmota (Немецкий язык; Deutsch) Schleifmittel (Венгерский… … Строительный словарь

абразив — abrazyvas statusas T sritis chemija apibrėžtis Kieta medžiaga, naudojama šlifavimui, poliravimui arba valymui. atitikmenys: angl. abrasive rus. абразив; абразивный материал ryšiai: sinonimas – abrazyvinė medžiaga … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Абразив — м. 1. Твердый мелкозернистый материал, используемый при механической обработке шлифовании, полировке, заточке металлов, стекла, драгоценных камней и т.п. 2. Инструмент, изготовленный из такого материала. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Источник

Способ определения абразивной характеристики почвы и устройство для его осуществления

Владельцы патента RU 2721711:

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Устройство для определения абразивной характеристики почвы характеризуется тем, что состоит из стального стержня прямоугольного поперечного сечения — основы — с закрепленным на нем стальным истираемым стержнем цилиндрической формы, взаимодействующим с почвой, диаметр которого больше толщины стержня-основы, соединенных между собой шпильками в натяг. Способ определения абразивной характеристики почвы с помощью устройства характеризуется тем, что абразивная характеристика почвы оценивается в результате определения износа стального истираемого стержня, погруженного вертикально в почву на заданную глубину Н и принудительно перемещаемого поступательно с постоянной скоростью V на заданное расстояние L с определением массы истираемого стержня Р до испытания и после испытания Р₁ и оценкой потери массы ΔР=Р-Р₁ на единицу перемещения Δ=ΔP/L, являющейся средней абразивной характеристикой почвы по всей глубине погружения и всего поступательного перемещения в почве стального истираемого стержня при данной влажности почвы. Изобретения позволяют определить абразивную характеристику почвы. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к почвоведению, в частности к численной оценке абразивной способности почвы.

Известна качественная оценка абразивной способности почвы, основанная на изучении гранулометрического состава почвы путем ее лабораторного анализа с выделением в ней абразивной составляющей, например, песка, в особенности, кварцевого и иных минеральных образований. См., например, К.Ш. Казеев и др. Почвоведение. Практикум М.: Юрайт, 2019, стр. 40-42 и книгу Бахтина П.У. Физико-механические и технологические свойства почв. М. Знание 1971. 64 стр. Недостатком этого способа является невозможность численной оценки влияния количества абразива в почве на износ рабочих органов почвообрабатывающей техники.

Абразивную способность почвы оценивают по степени износа рабочих органов почвообрабатывающей техники при работе в почвах того или иного состава. См., например, Бартенев И.М., Поздняков Е.В. Изнашивающая способность почв и ее влияние на долговечность рабочих органов почвообрабатывающих машин. Лесотехнический журнал 3/2013, стр 114 — 123.. Сама величина износа некоего образца техники может быть определена известным способом, путем его взвешиваний до и после воздействия на него абразивной составляющей почвы. Недостатком такого способа является сложность проведения подобного эксперимента, многообразие технических средств обработки почвы и невозможность его численного обобщения.

Способа определения абразивной характеристики почвы не существует, как не существует и стандартного способа хоть как то оценивающей ее абразивной способности, в привязке к работе сельскохозяйственной техники, поэтому нет и классификации почв по степени их абразивного воздействия на рабочие органы почвообрабатывающей техники. Соответственно и устройство для оценки абразивной способности почвы авторам не известно.

Изучению этого вопроса посвящено достаточно много исследований. Установлено, например, что абразивная способность почвы связана с количеством и качеством абразивного материала в ней (пески, супеси, суглинки, глины), со скоростью перемещения в почве конкретного рабочего органа, с величиной вертикального давления, которое оказывает на рабочий орган и вышележащая почва и техника на поверхности, с влажностью почвы, см. например, электронный ресурс diplomba.ru>work/43885 «Факторы, влияющие на износ рабочих органов почвообрабатывающих машин».

Между тем, вполне возможно выстроить как способ получения численной оценки абразивной характеристики почвы, так и устройствами для его реализации с получением численной оценки абразивной характеристики почвы.

Главной частью способа оценки абразивной способности почвы может стать износ стального стержня — стандартного истираемого стержня (истираемого стержня), вертикально погруженного в почву и поступательно перемещающегося в ней с некоторой скоростью на некоторое расстояние.

Для сопоставления между собой абразивной способности разных почв у этого истираемого стержня должны быть единые геометрические параметры. Он должен быть выполнен из одинаковой марки стали. Погружать истираемый стержень следует на одну и ту же глубину, перемещать его в почве с одной и той же скоростью и фиксировать при этом влажность почвы. По потере массы этого стержня от истирания при взаимодействии с конкретной почвой можно судить об абразивной способности этой почвы при данной влажности почвы.

То есть должен быть выработан стандарт на сам истираемый стержень, на методику его испытаний в почве и на численную оценку результата.

Обоснуем основные параметры для истираемого стержня и динамические характеристики его испытания.

1. Материал истираемого стержня. Очевидным материалом здесь выступает сталь, из которой производится вся почвообрабатывающая техника. Целесообразно применение мягкой стали с быстрым износом от абразивного воздействия. Такой сталью, например, является Ст.0.

2. Поперечное сечение истираемого стержня. Здесь наиболее важным фактором будет форма поперечного сечения, при котором осуществляется скорейшая стабилизация износа как функции перемещения при поступательном движении. Таковым может быть сечение с отсутствием угловых элементов, то есть сечение эллиптическое или круглое. Из технологических соображений принимаем круг, то есть поперечным сечением истираемого стержня будет круг, например, диаметром 30 мм. Поскольку диаметр круга не обеспечивает жесткость истираемого стержня, при его взаимодействии с почвой, необходима дополнительная несущая конструкция, обеспечивающая необходимую жесткость истираемого стержня. Такой конструкцией может стать консольный стержень постоянной толщины и переменной ширины (по принципу геометрии консольной балки), на котором закрепляется истираемый стержень.

3. Длина — истираемого стержня. Эта величина определяется глубиной обработки почвы и может варьироваться и в зависимости от мощности пахотного слоя и от поставленных задач. Максимальная глубина (при чизельной вспашке) составляет 370 мм. Можно установить длину стержня сообразно с обычной толщиной пахотного слоя — 250 мм.

4. Скорость перемещения — истираемого стержня в почве. Скорость перемещения почвообрабатывающей техники зависит от осуществляемой технологической операции и колеблется в пределах от 3 до 7 км/час (см. Фере Н.Е. и др. Пособие по эксплуатации машинотракторного парка. М. Колос, 1971, стр. 22, 23). Здесь можно руководствоваться принципом минимума: при минимальной скорости перемещения будет и минимальный износ. Можно положить, таким образом, скорость перемещения истираемого стержня в 3 км/час.

5. Расстояние перемещения истираемого стержня в почве. Это расстояние должно позволить обнаружить износ стандартного элемента как инструментально (изменение поперечных размеров), так и взвешиванием (изменение массы). С другой стороны можно ориентироваться и на минимальную длину поля, составляющую 100 м. Вообще говоря, если относить потерю массы истираемого стержня к единице пройденного пути, то длина пути кажется не существенным фактором, однако при большом содержании в почве абразивной компоненты и большом расстоянии перемещения истираемого стержня может существенно измениться форма его поперечного сечения. Поэтому минимальная длина поля в 100 м является тем минимальным расстоянием, которое и можно заложить в норматив.

6. Для исключения влияния на результат давления на грунт техники, стержень — истираемый элемент должен быть закреплен на тяговом средстве спереди.

Можно обозначить за ноль в шкале абразивной способности почв, почву с минимальным износом истираемого стержня и в сравнении с ним оценивать абразивные свойства любой другой почвы, определив шкалу баллов. Важно при этом следовать разработанным стандартам, следуя предлагаемой формуле изобретения, которую можно сформулировать для способа в таком виде:

Способ определения абразивной характеристики почвы, состоящий в том, что абразивная характеристика почвы оценивается в результате определения износа стандартного стального истираемого стержня, погруженного вертикально в почву на заданную глубину Н и принудительно перемещаемого поступательно с постоянной скоростью V на заданное расстояние L с определением массы истираемого стержня элемента Р до испытания и после испытания Р₁ и оценкой потери массы ΔР=Р-Р₁ на единицу перемещения: А=ΔР/L, являющейся средней абразивной характеристикой почвы по всей глубине погружения и всего поступательного перемещения в почве стандартного стального истираемого стержня при данной влажности почвы.

Параметры, заложенные в этом способе, могут быть назначены с учетом обоснований представленных выше, но более разумным было бы, когда эти параметры определяются научным сообществом, как результат экспериментов, анализов экспериментов и обсуждений результатов как отдельно для региона, так и для страны в целом.

Для исключения воздействия на испытываемую почву давления тягового средства (трактора) стандартный образец устанавливается вертикально трактора на консоли, закрепленной к раме транспортного средства спереди, и одним из вариантов устройства может быть следующий:

устройство для осуществления представленного выше способа состоит из стального стержня прямоугольного поперечного сечения — основы с временно закрепленным на нем стандартным стальным истираемым стержнем цилиндрической формы, взаимодействующим с почвой, диаметр которого больше толщины стержня — основы.

Таким образом, при прочих равных условиях, получая данные об износе стального истираемого стержня можно получить среднюю характеристику изнашивающей способности той или иной почвы. Имея такую характеристику почвы можно соответствующим образом адаптировать к ней и рабочие органы почвообрабатывающей техники, чего пока что нет.

После испытаний и получения общего результата в изменении массы в целом, стандартный стальной истираемый стержень может быть разрезан поперек на части и путем взвешиваний может быть определена степень абразивного воздействия на каждую из частей, для получения картины изменения абразивной характеристики почвы по высоте.

Параллельное взятие образцов почвы и определение ее минерального состава позволит выстроить более обоснованную картину абразивной характеристики почвы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана общая схема устройства.

На фиг. 2 показан стержень-основа и стандартный элемент, вид сбоку.

На фиг. 3 показан стержень-основа и стандартный элемент в разрезе.

Способ определения абразивной характеристики почвы состоит в том, что абразивная характеристика почвы оценивается в результате определения износа стандартного стального истираемого стержня, погруженного вертикально в почву на заданную глубину Н и принудительно перемещаемого поступательно с постоянной скоростью V на заданное расстояние L с определением массы стержня — стандартного элемента Р до испытания и после испытания Р₁ и оценкой потери массы ΔР=Р-Р₁ на единицу перемещения: А=ΔР/L, являющейся средней абразивной характеристикой почвы по всей глубине погружения и всего поступательного перемещения в почве стального стержня — стандартного элемента, причем влажность почвы при этом определяется стандартным образом — отбором почвы и двумя взвешиваниями до и после ее высушивания.

Устройство для осуществления способа определения абразивной характеристики почвы состоит из трактора 1, соединенного с ним спереди горизонтального консольного стержня 2 и гидроцилиндра 3, закрепленного на передней навеске трактора 1, с возможностью вертикального воздействия на консольный стержень 2 и жестко соединенный с ним перпендикулярно стальной стержень прямоугольного поперечного сечения- основа 4 с закрепленным на нем стандартным стальным истираемым стержнем цилиндрической формы 5, диаметр которого больше толщины стержня — основы 4, причем по образующей стандартного истираемого стержня 5 выбран паз 6 для размещения в нем торцевой части стержня — основы 4 и соединения их между собой шпильками 7 в натяг.

Устройство работает следующим образом. С помощью гидроцилиндра 3 по направляющим (не показаны) в почву на заданную глубину погружается стальной стандартный истираемый стержень 5 — вместе с обеспечивающим его жесткость и соединенным с ним стержнем — основой 4. При движении трактора с постоянной скоростью происходит поступательное перемещение стандартного истираемого стержня в почве. Поскольку диаметр стандартного стержня 5 больше толщины стержня — основы 4, то при перемещении в почве происходит абразивный износ в основном стандартного истираемого стержня 5.

1. Устройство для определения абразивной характеристики почвы, характеризующееся тем, что состоит из стального стержня прямоугольного поперечного сечения – основы — с закрепленным на нем стальным истираемым стержнем цилиндрической формы, взаимодействующим с почвой, диаметр которого больше толщины стержня-основы, соединенных между собой шпильками в натяг.

2. Способ определения абразивной характеристики почвы с помощью устройства по п. 1, характеризующийся тем, что абразивная характеристика почвы оценивается в результате определения износа стального истираемого стержня, погруженного вертикально в почву на заданную глубину Н и принудительно перемещаемого поступательно с постоянной скоростью V на заданное расстояние L с определением массы истираемого стержня Р до испытания и после испытания Р₁ и оценкой потери массы ΔР=Р-Р₁ на единицу перемещения Δ=ΔP/L, являющейся средней абразивной характеристикой почвы по всей глубине погружения и всего поступательного перемещения в почве стального истираемого стержня при данной влажности почвы.