Kaj so superabrazivi?

Izraz superabrazivi je bil uporabljen za opis novih možnosti za rezalna orodja, ki temeljijo na materialu polikristalnega diamanta (PCD), ki ga je razvilo podjetje General Electric (GE) v ZDA v sedemdesetih letih. Te zelo trde, krhke spojine so bile izboljšanje razpoložljivih orodij za brušenje in rezanje, čeprav so zahtevale nove tehnike za pravilno uporabo. Materiali so tako trdi, da se lahko za oblikovanje rezalnih orodij, izdelanih iz teh spojin, uporabljajo samo diamantna rezalna kolesa.

Da bi en material poliral drugega, mora biti prvi material trši od drugega. Trdota je pol-kvantitativna vrednost in se nanaša na splošno sposobnost materiala, da se izogne ​​lomljenju ob uporabi sile. Trdota je običajno povezana z robustnostjo pri uporabi in dolgo življenjsko dobo. Materiali, uporabljeni v kritičnih delih, so postali trši in bolj odporni na obrabo, ko so bile razvite izboljšave kovinskih zlitin in bimetalnih struktur. Te dele je treba obdelati v skladu s specifikacijo, da dosežejo najvišje tolerance, samo oblikovanje ni dovolj.

Ko so kovinski deli postali močnejši, so se razvili trši materiali za rezalno orodje, vključno z ogljikovim orodnim jeklom, hitroreznim jeklom in litimi zlitinami. Uporabljeni so bili tudi materiali na osnovi keramike, kot so cementni karbidi in kermeti. Uvedba superabrazivov je izjemno razširila možnosti, ki so bile na voljo izdelovalcu orodja.

Superabrazivi GE PCD so sestavljeni iz mikronske velikosti – 3.3 × 10-6 čevljev ali 1 × 10-6 metrov – diamantne plasti, vezane na karbidno podlago. PCD je sintetični diamant, sestavljen iz več kristalov. Med brušenjem se ti kristali odlomijo in pustijo več ostrih robov za nadaljevanje poliranja. Čisti robovi zlomljenih delcev lažje očistijo površino za mletje in preprečijo zamašitev površine. Ta lastnost samočiščenja omogoča delovanje brusilnega kolesa pri višjih hitrostih, zmanjšuje električno obremenitev in proizvaja manj toplote.

Polikristalni kubični borov nitrid (PCBN) je podoben razred superabrazivov, ki nadomešča kubične borove kristale za kristale diamantov. PCD se uporablja za aplikacije neželezov, kot sta aluminij in baker, ter za organske materiale, kot so plastika, gumene zmesi in les. PCBN materiali se uporabljajo za aplikacije železa, kot je siva litina. Pri obeh vrstah superabrazivov je za delovanje pomemben tudi način, s katerim se sredstvo veže na substrat. Zdi se, da je vitrificirana vez v mnogih aplikacijah boljša od kovinskih ali smolnih vezi, saj kaže vrhunsko končno obdelavo robov kovinskih vezanih sredstev in agresivno rezanje smolnih sredstev.

Za uporabo superabrazivnih rezalnih orodij so se morali orodjarji naučiti novih tehnik. Prej uspešne kombinacije pomikov in hitrosti koles ne bi dale kakovostnih izdelkov. Posledično je stroka za mletje razvila nove stroje in postopke za delo z novimi materiali.

PCD in PCBN rezalna orodja se lahko brusijo samo s tršimi materiali. Samo diamantna kolesa lahko brusijo superabrazive. Za učinkovito brušenje teh super trdih materialov je treba kolesa natančno določiti glede na vrsto diamanta, velikost kristalov in krhkost.