Ubinadamu umejua kuhusu abrasives kwa milenia. Watu walitumia mawe na mchanga kutengeneza na kunoa visu, mikuki na vichwa vya mishale na ndoana za samaki. Abrasive ya kwanza ilikuwa mchanga, ambayo jukumu la dutu ya kazi lilichezwa na nafaka ndogo zaidi za quartz. Hadi ugunduzi wa mbinu za usindikaji wa chuma, nyenzo hii ya abrasive ilifanya iwezekane kwa maendeleo ya wanadamu wote, tangu wakati huo watu hawakuwa na njia zingine za kutengeneza zana za kazi na silaha.
Ni nini kwa mtazamo wa kimwili
Kwa kawaida, abrasives ni madini magumu sana ambayo yanapatikana kwenye ncha ya juu ya kipimo cha ugumu cha Mohs - kutoka kwa quartz hadi almasi. Lakini hata vifaa vya laini vinaweza kufanya kazi hii. Sponge, soda ya kuoka, na mashimo ya matunda yanaweza kuitwa abrasives. Tunakutana nazo kila siku, na umuhimu wao katika maisha ya kila siku ya mtu ni mkubwa.
Zinaweza kutumika katika michakato gani?
Nyenzo ya abrasive mara nyingi huitwa hivyo si kwa sababu ya sifa zake za kimwili, lakini kwa sababu ya vipengele vya matumizi. Kuna madarasa kadhaa ya michakato kama hiyo. Hasa, katika mashine ya mchanga, idadi kubwa ya vifaa inaweza kutumika, ambayo chini ya hali ya kawaida haina mali iliyotamkwa ya abrasive. Kifaa hiki hutumia mkondo wenye nguvu wa hewa au maji, ambamo chembe ndogo za vitu vingine hutembea kwa kasi kubwa. Katika baadhi ya matukio, matundu ya abrasive hutumiwa, ambayo hucheza jukumu la kichujio cha kukata.
Mashine za kulipua mchanga hutumika kung'arisha na kumaliza sehemu na bidhaa zilizokamilishwa. Katika kesi hii, nyenzo yoyote ya abrasive inaweza kuchukuliwa: kutoka kwa maganda ya karanga na mbegu za mazao ya matunda, makombora ya moluska na viumbe hai hadi vipande vidogo vya chuma, slag, kioo au hata soda ya kuoka.
Vipengele Vikuu
Mchanga wa Quartz ndio abrasive maarufu zaidi kwa madaraja ya kulipua mchanga na miundo mingine ya chuma. Katika kesi hii, kuondolewa kwa kutu kwa ufanisi sana hutokea, ambayo huongeza kwa kiasi kikubwa uimara wa miundo ya uhandisi. Utaratibu huu unahitaji abrasives ya juu ya wiani. Kama sheria, kusafisha kwa miundo ya chuma kunahusisha matumizi ya hewa iliyoshinikizwa. Inafanya kazi kama kiongeza kasi cha chembe na haina athari ya ziada ya ulikaji.
Hata hivyo, katika hali nyingine, maji yanaweza kutumika pia. Hasa wakati wa kusafisha sarujimiundo. Takriban miundo yote iliyojengwa katika ukanda wa pwani huihitaji mara kwa mara. Ukweli ni kwamba safu nene ya chumvi na misombo mingine ya fujo inakua juu ya uso wao kwa muda. Maji safi, ambayo nyenzo zinazofaa (abrasive) ziliongezwa hapo awali, sio tu kuziondoa kutoka kwa saruji, lakini pia hutoa "desalination". Tena, kitendo hiki huongeza kwa kiasi kikubwa maisha ya majengo.
Kung'arisha bidhaa zilizokamilika
Kung'arisha ni mchakato muhimu zaidi ambapo abrasives zinahitajika sana. Kama sheria, pastes maalum au disks laini, pamoja na misombo kulingana na resini za synthetic, hutumiwa kukamilisha bidhaa za kumaliza au sehemu fulani. Hata sifongo rahisi cha abrasive kinahitajika. Oksidi ya seriamu, almasi, quartz, oksidi ya chuma na oksidi za chromium ndizo misombo inayotumika zaidi leo.
Novaculite (mwamba mnene wa siliceous) pia ni malighafi nzuri kwa utengenezaji wa vifaa vya kung'arisha. Cerium oxide ni madini ya kawaida yanayotumika kung'arisha glasi. Kiwanja hiki haichoki, lakini kinaipa laini maalum na kuangaza. Katika miaka ya hivi karibuni, hata hivyo, carbudi ya silicon na almasi ya synthetic imetumiwa mara kwa mara kwa kusudi hili. Kulingana nao, ukanda wa abrasive hasa wa gharama kubwa na ufanisi huzalishwa. Inafaa sana kwa usindikaji hasa nyenzo "zisizo na thamani".
Kutumia sehemu za sumaku
Katika miaka ya hivi majuzi, mara nyingi zaidi katika tasnia huanza kutekeleza mchakato wa kunoa abrasive. Hii haitumii maji.chini ya shinikizo na si hewa iliyoshinikizwa: chembe ndogo zaidi za abrasives huelea kwenye uwanja wenye nguvu wa sumaku, ambao huunda "gurudumu la kusaga". Njia hii hutumiwa katika uhandisi wa usahihi, kwani inaweza kutumika kung'arisha au kunoa sehemu hizo ambazo kwa kawaida ni ghali sana na/au zinatumia muda kuchakata. Kama abrasive, misombo ya alumini na metali hizo ambazo zina sifa hii hutumiwa mara nyingi.
Mbinu za ung'arisha magnetorheological
Kwa mbinu ya ung'arishaji wa sauti, zana ya "kimwili" ya abrasive haitumiki kabisa. Vifaa vinachanganywa na vinywaji, katika unene ambao huhamia chini ya ushawishi wa mashamba ya umeme. Mbinu hii inafanana sana na ile iliyoelezwa hapo juu, na pia hutumika katika baadhi ya sehemu katika uhandisi wa usahihi na tasnia kama hiyo.
Kwa ujumla, katika miaka ya hivi majuzi, abrasives zilizochanganywa awali na kimiminika au resini za sanisi zinazidi kutumika katika uzalishaji. Mfano mzuri ni ubao wa abrasive ulioloweshwa na GOI kulingana na oksidi ya chromium. Imejulikana kwa muda mrefu, lakini tu katika miaka ya hivi karibuni imepokea tahadhari maalum. Sababu ni rahisi - gharama ya chini ya kiwanja hiki na ufanisi wake wa juu katika polishing. Zaidi ya hayo, ubao wa abrasive hutenda kwa upole nyenzo iliyochakatwa bila kukwaruza au kuiharibu.
Magurudumu abrasive kwa mashine za kusagia pembe ("grinders")
Zimetumika sio tu kung'arisha. Abrasives pia inaweza kukata nyenzo ngumu sana. Ili kufanya hivyo, tumia magurudumu nyembamba ya kusaga yaliyotengenezwa kwa msingi wa oksidi ya alumini na phenolicviwanja. Katika hali nadra, diski ya abrasive ya chuma hutumiwa. Zana kama hizo ni za lazima, haswa, katika uchimbaji wa marumaru kwenye machimbo. Ukweli ni kwamba madini haya ni mazito sana, ni vigumu kukata kwa misumeno ya kawaida.
Kama tulivyokwisha sema, oksidi ya alumini, silicon carbudi, almasi bandia na carbudi ya boroni hutumika kusagia. Zinaweza kutumika kutengenezea diski ya abrasive, pia hutumika kutengeneza misumeno maalum kwa ajili ya nyenzo za kudumu.
Zana kuu zinazotumika kwa tasnia
Kwa hivyo, misombo hii ni muhimu kwa kunoa, kung'arisha, vifaa vya kukata. Sekta ya kisasa mara nyingi hutumia zana ya abrasive ya asili ya bandia. Sababu ya hii ni gharama ya chini ya synthetics. Mchanganyiko wa asili ya asili ni ghali zaidi. Hizi ni pamoja na oksidi ya alumini, ambayo tumetaja mara kwa mara, pamoja na silicon carbudi, zirconium dioxide, na kile kinachoitwa superabrasives (almasi au boroni nitridi).
Vighairi ni nadra na huwakilishwa zaidi na corundum. Ni ghali sana, na matumizi yake katika uzalishaji ni mdogo kabisa. Katika hali nadra, almasi asilia hutumiwa ambayo haifai kukatwa kwa sababu ya ukubwa wao mdogo sana au kasoro za muundo.
Mageuzi ya abrasives za viwanda
Historia ya abrasives za viwandani kwa magurudumu ya kusaga ilianza na madini asilia - quartz na silicon, pamoja na corundum. Ilikuwa ya mwisho, kwa njia, kwa mara ya kwanza ambayo ilipokea jina "emery". Ilikuwa bar ya kwanzaabrasive. Kukataliwa kwa madini ya asili kulianza katika nusu ya kwanza ya karne ya ishirini na ilikuwa karibu kukamilika kabisa na mwisho wake. Na hatua hapa haikuwa tu gharama kubwa ya vifaa vya asili. Ukweli ni kwamba wote wana mali zilizoelezwa madhubuti ambazo haziwezi kubadilishwa kwa njia yoyote. Abrasives syntetisk, iliyoundwa chini ya hali fulani, inaweza kuwa tofauti kabisa na inafaa zaidi kwa kutatua baadhi ya kazi zisizo za kawaida.
Kwa mfano, kupitia teknolojia mpya, mchanganyiko wenye umbo la chembe inayofanana na chip unaweza kuundwa. Nyenzo hii ni bora kwa kutumia magurudumu ya polishing kwenye uso. Kwa kuongeza, nyenzo mpya kabisa zinaweza kuundwa kwa kuchanganya, kwa mfano, oksidi ya titan na misombo ya alumini. Abrasives hizi ni bora kwa nyuso ngumu haswa.
"mafanikio mabaya" katika tasnia yalitokea lini?
Uzalishaji wa kisasa wa abrasives, ikiwa ni pamoja na utengenezaji wa magurudumu ya kusaga na ngozi za emery, ni vigumu kuelezea kutokana na wingi wa alama za biashara na hataza, ambazo mara nyingi hufafanua bidhaa sawa. Suluhisho la migongano hiyo ni rahisi - kwa sababu ya tofauti ndogo zaidi katika utungaji wa kemikali, unaweza kujiandikisha alama mpya ya biashara. Lakini ni nini msingi wa abrasives sintetiki, na ni lini tasnia ilipata fursa ya kuzitumia kwa wingi?
Tukio muhimu sana lilikuwa ugunduzi wa silicon carbudi, madini ambayo hayapatikani katika asili. Kuundwa kwa alumina ya syntetisk katika miaka ya 1890 kulichochea tu mwanzo wa utafiti katika eneo hili. Mwishoni mwa miaka ya 1920alumina sanisi, silicon carbide, garnet na corundum vilikuwa abrasives kuu za viwandani.
Lakini mafanikio ya kweli yalikuja mnamo 1938. Wakati huo ndipo ilipowezekana kupata oksidi safi ya aluminium ya kemikali, ambayo mara moja ilipata matumizi makubwa zaidi katika uhandisi wa mitambo. Hivi karibuni ikawa wazi kwamba mchanganyiko wa zirconia na alumina ulikuwa bora kwa kudai kazi za kukata katika metali ngumu hasa. Hii ni poda ya kipekee ya abrasive: huhifadhi utendaji wa juu, lakini ni nafuu. Leo, mitende bado inashikiliwa na oksidi ya alumini ya synthetic, ambayo imehifadhi muundo wa awali wa microcrystalline wa malighafi ya bauxite. Hasa, Cubitron™ ya kipekee iliundwa kwa njia hii, pamoja na abrasives za kauri chini ya chapa ya SolGel™.
Kuhusu "marafiki wa karibu wa wasichana"
Almasi asili ndiyo jiwe kuu kuu la zamani zaidi. Ilikua maarufu mnamo 1930. Kulikuwa na sababu mbili za hii. Kwanza, hadi mwaka huo, kiasi cha madini ya almasi kilikuwa kidogo na kimwili hakikuweza kukidhi mahitaji ya kukua ya sekta hiyo. Pili, kwa sababu ya hisia kali ya vita inayokuja, nchi nyingi zilianza kutafuta haraka njia za kusindika carbudi ya tungsten kwa kutumia mashine. Dutu hii bado inatumika katika utengenezaji wa chembe za mabomu ya kutoboa silaha.
Tatizo lilikuwa ugumu usio halisi wa nyenzo hii, ambayo uchakataji wa abrasive haukuchukua. Utafiti uliofanywa katika miaka ya 1960 na General Electric Companyilisababisha maendeleo ya almasi ya syntetisk. Hatimaye, utafiti katika eneo hili unasababisha ugunduzi wa nitridi ya boroni ya ujazo, CBN. Kiunga hiki cha ugumu wa almasi hutumiwa sana katika utengenezaji wa abrasives nyingine, kwani kinaweza kusaga vyuma vigumu hadi vumbi.
Bila shaka, dutu hizi zote za abrasive, pamoja na mali zao zote za ajabu, zina shida moja kubwa - gharama. Isipokuwa hivi karibuni ni abrasive abrasive, synthesized na Ulaya wasiwasi Pechiney. Kampuni hii imeunda aina ya "badala ya almasi", ambayo, ingawa sio duni kwao katika ugumu, inashinda kwa bei kubwa.
Lakini si uchokozi wenyewe uliosukuma tasnia mbele. Ya umuhimu mkubwa ilikuwa nyenzo zilizotumiwa kama msingi wa matumizi yao. Hasa, wakati Bakelite iliundwa, iliwezekana kutoa magurudumu nyepesi na ya kudumu zaidi. Walisaga zaidi sawasawa, na abrasives walikuwa bora kusambazwa katika kiasi chao cha ndani. Hii ilisababisha utunzaji bora zaidi wa nyenzo.
Sandpaper
Ngozi za Emery hutumia vitambaa bandia na asilia, filamu na hata karatasi ya kawaida iliyoimarishwa kwa nyuzi zilizofumwa kama msingi. Katika baadhi ya matukio, "sandpaper" hupatikana kwa kuingiza kitambaa na suluhisho kulingana na resini za phenolic au maji (pamoja na kuongeza ya abrasives, bila shaka). Sponge ya abrasive pia inaweza kupatikana. Zana hizo zinajulikana sana kwa karibu kila mtu, tunakutana nao daima nakila siku.
Tumeelezea matumizi mengi ya nyenzo hizi. Lakini ukweli ni kwamba mtu wa kawaida hakutana na wengi wao katika maisha yao kabisa. Kwa hiyo, watu wengi wanajua kuhusu mawe ya kusaga, mawe ya mawe au sandpaper sawa, mtu alitumia mesh ya abrasive. Lakini watu wachache wanajua aina maalum za vitu vinavyotumiwa, kwa mfano, na wazalishaji wa fani au visu za ubora wa juu zilizofanywa kwa chuma cha juu-ngumu. Mwisho, kwa njia, karibu haiwezekani kunoa nyumbani. "Vinoa" kwa ajili yao vinahitaji maalum sana.
Je, ni programu gani zinafaa kwa hii au ile abrasive?
Kwa mahitaji maalum, viboreshaji zaidi vinahitajika, ambavyo tayari tumevitaja kwa ufupi hapo juu. Pia huwasilishwa kwa namna ya ngozi za emery, brashi za abrasive, diski na miduara. Kwa hiyo, katika uzalishaji wa visu kutoka kwa darasa la kawaida la chuma, wazalishaji hutumia oksidi ya alumini na carbudi ya silicon. Uzalishaji wa wingi, kwa upande mwingine, kwa kawaida huhitaji matumizi makubwa zaidi ya mashine za kulipua mchanga: chuma cha pua, fani za mpira na usindikaji wa wingi wa mbao ngumu hasa. Walakini, katika hali nyingi, wenye viwanda hubaki waaminifu kwa oksidi ya alumini "nzuri ya zamani". Poda hii ya abrasive ni nafuu lakini ina ufanisi wa hali ya juu.
Mwishowe
Abrasives, moja kwa moja au isivyo moja kwa moja, huchangia katika utengenezaji wa karibu kila kitu ambacho watu hushughulika nacho kila siku. Hasa, bila yao, haiwezekani kuunda kesi zilizofanywa kwa aluminium anodized, ambayomaarufu sana kwa mashabiki wa bidhaa za "apple". Usisahau kwamba jiwe rahisi la abrasive "grinder" au hata sandpaper ya kawaida ni matunda ya shughuli za vizazi vingi vya wanasayansi na mafundi ambao wamekusanya na kupanga ujuzi wao kwa miaka mingi.
Kampuni zinazozalisha aina mbalimbali za abrasives, magurudumu ya kusaga na ngozi za emery, hutumia ujuzi wa kinadharia uliopo katika sekta nyingi zinazohusiana. Wanaongozwa na data iliyopatikana wakati wa utafiti wa keramik, hufanya mazoezi ya kemia, fizikia na madini. Abrasives zitakuwa muhimu kila wakati, ni sifa kuu ya mzunguko wa kisasa wa uzalishaji wa biashara nyingi.
