Коя зърнестост е най-подходяща за шлифовъчни дискове за метал?

Как зърнестостта влияе върху производителността на дисковете за шлифоване на метали

Скорост на рязане, степен на шлифована повърхност (Ra/RMS) и чувствителност към налягане в различните диапазони на зърнестост

Размерът на зърната на абразивния материал действително определя колко добре работи шлифовъчният диск при рязане на метални повърхности. Грубите зърна с номера от 24 до 36 имат големи абразивни зърна, които отстраняват значително количество материал бързо, което ги прави отличен избор за задачи, при които е необходимо премахване на дебели метални слоеве — например при отстраняване на заваръчни шевове или при първоначално формиране. Но тук съществува и един недостатък: тези дискове с груби зърна оставят сравнително неравномерни повърхности, обикновено с шерохватост над 125 микрона Ra, и реагират лошо при прилагане на прекалено голямо налягане по време на работа. Ако операторът натисне твърде силно, дисковете се износват по-бързо и може да повредят обработвания материал или да предизвикат нежелано нагряване. Дискът със средни зърна (номера от 40 до 60) представлява добро компромисно решение — осигурява удовлетворителна скорост на отстраняване на материал, като в същото време подобрява равномерността на повърхността до диапазона 60–125 микрона Ra. Това, което прави тези дискове особено полезни, е по-голямата им толерантност към различни нива на квалификация на оператора в сравнение с дисковете с груби зърна. При фините зърна с номера от 80 до 120 качеството на крайната повърхност има приоритет пред бързината на рязането. По-малките абразивни зърна редовно осигуряват повърхности с шерохватост под 60 микрона Ra, макар операторите да забелязват, че трябва да извършат няколко прохода по една и съща област, тъй като те не отстраняват материала толкова агресивно. За най-добри резултати при работа с тези по-фини зърна повечето опитни техници препоръчват прилагане на леко, но устойчиво налягане през целия процес на шлифоване.

Защо по-ниските номера на зърнестостта отстраняват повече материал — но не винаги по-ефективно

Грубите зърна, като 24 и 36, на пръв поглед наистина отстраняват материала по-бързо, но всъщност се оказват по-малко ефективни с течение на времето при по-дълго използване. По-големите абразивни частици обикновено се разрушават по-бързо при въздействие на топлина и налягане, което означава, че тези дискове имат по-кратък срок на служба в сравнение с дисковете със средна зърнестост, според повечето наблюдения на производствената площадка. Срокът на служба на дисковете намалява с около 30 % до 40 % спрямо този при дисковете със средна зърнестост. Още по-лошо е, че дълбоките белези, оставени от грубите зърна, обикновено изискват допълнителен етап на полирване, който лесно може да погълне още около една четвърт от общото време за обработка. Дисковете със средна зърнестост в диапазона 40–60 показват по-добри резултати при продължителни операции върху материали като неръждаема стомана или чугун, тъй като са по-устойчиви към запушване и образуване на гланц. Крайният извод? Изборът на най-грубата налична зърнестост може да изглежда бърз в началото, но рядко е оправдан, ако се имат предвид цялостните разходи и сроковете. Истинската ефективност идва от избора на подходящата зърнестост, която работи добре през цялото време на изпълнение на задачата, а не само от скоростта на рязане в началния етап.

Оптимален избор на зърнестост според типа метал за шлифовъчни дискове

Неръждаема стомана и чугун: средна зърнестост (36–60) за баланс и устойчивост към запълване

Зърнестостите между 36 и 60 са станали почти стандартен избор при работа с неръждаема стомана и чугун. Тези средни зърнестости осигуряват добро равновесие между отстраняването на материал и постигането на задоволителни повърхностни финишни характеристики – около 40–60 микродюйма Ra. Освен това те по-добре издържат така нареченото „затваряне“ (loading), при което абразивът се запушва от лепкави метални частици, които обикновено затрудняват процеса на шлифоване. Абразивите от циркониев алуминиев оксид особено добре се проявяват в този диапазон, тъй като продължават да рязат дори под налягане благодарение на начина, по който се разпадат и разкриват нови режещи ръбове при износване. Използването на зърнестост под 36 води до проблеми като излишно генериране на топлина, която може да деформира повърхностите или да предизвика микроскопични пукнатини. От друга страна, зърнестост над 60 просто забавя процеса и води до образуване на гланц върху шлифовъчния диск, без значително подобряване на качеството на повърхностния финиш при първоначалните шлифовъчни проходи. Друго важно предимство е, че средните зърнестости помагат за предотвратяване на явленията на увреждане поради накърняване (work hardening) при детайли от неръждаема стомана – нещо от голямо значение за запазване на правилните корозионноустойчиви свойства на готовите компоненти.

Мека стомана и алуминий: когато зърнестостта на дисковете за шлифоване с груб (24–36) или фин (80–120) абразив дава отлични резултати

При работа с мека стомана използването на екстремно груби зърна има смисъл. Грубите дискове със зърнестост от 24 до 36 дават отлични резултати при задачи, изискващи бързо премахване на материал, като например шлифоване на заваръчни шевове. От друга страна, фините зърна с номерация между 80 и 120 осигуряват гладки и равномерни повърхности, необходими преди нанасяне на боя или други покрития. При алуминия обаче нещата стават по-сложни. Същите груби зърна (24–36), съдържащи алуминиев оксид, всъщност по-добре устояват на проблемите с натоварването по време на интензивно шлифоване — стига да работим с по-дебели заготовки. Тънките алуминиеви листове обаче разказват различна история. Използването на такива груби зърна при тях крие риск от деформация на метала, затова повечето опитни шлифовчици веднага преминават към зърнестост около 60 или по-фини. За безупречен крайно гладък финален резултат без драскотини — особено важно при подготовката на повърхности за анодиране или при поддържане на визуалния им вид — зърнестостта в диапазона 80–120 става абсолютно задължителна. Индустриалните данни показват още нещо интересно относно проблемите при шлифоване на алуминий: около 60 % от всички дефекти — включително размазвания, изгаряния и неравномерни финални повърхности — се дължат направо на избора на неподходяща зърнестост. За да се избегнат тези проблеми, разумно е да се комбинират по-фини зърна с по-леко ръчно натискане и да се осигури достатъчно охлаждане през целия процес, за да се предотврати термично размазване.

Критични неабразивни фактори, които влияят върху ефективността на шлифовъчните дискове

Твърдост на свързващото вещество и тип зърно — как взаимодействат с размера на абразивните зърна при обработка на метал

Зърнестостта ни дава отправна точка за това, което очакваме от абразивния диск, но всъщност решаващо е как твърдостта на свързващото вещество взаимодейства с типа зърно, за да осигури действителни резултати. Свързващият агент трябва да притежава точно подходяща степен на твърдост. Ако е твърде мек, зърната се отделят прекалено рано, което води до загуба на пари за абразиви и създава проблеми за безопасността. Обаче ако е твърде твърд, дисковете не могат да се самочистят правилно по време на работа, което предизвиква проблеми като прегряване, образуване на блестяща повърхност („глазиране“) и фактически спиране на процеса на рязане изобщо. Изборът на типа зърно също има голямо значение. Например алуминиев оксид, който се среща в повечето дискове със зърнестост от 24 до 60, се разрушава по предсказуем начин и следователно удалява материала равномерно при обработка на повърхности от неръждаема стомана. От друга страна, циркониев алуминиев оксид работи по-добре при по-груби приложения със зърнестост от 36 до 80. Този материал понася много по-добре високо налягане и продължава ефективно да реже в продължение на по-дълги периоди. Проучване, публикувано през 2023 г., показа, че когато производителите подберат правилно комбинацията от свързващо вещество и зърно, те постигат около 19% подобрение в скоростта на отстраняване на материала с течение на времето в сравнение с дискове, при които тези компоненти не са добре съчетани. Така че, макар зърнестостта да показва потенциала на един диск, именно качеството на свързващото вещество и изборът на зърно определят дали този потенциал ще се превърне в реална производителност на работните места, където всеки ден се обработват истински метали.