Шлифование и полирование
Эти разновидности методов обработки металлов резанием широко распространены при изготовлении ювелирных украшений.
Шлифование. Процесс снятия с изделия очень тонкого слоя металла с помощью шлифующих (абразивных) материалов называется шлифованием. Шлифованием можно достичь высокой размерной точности (порядка 2—4 мкм) и соответствующие параметры шероховатости. Сущность процесса шлифования состоит в срезании с поверхности обрабатываемого изделия множества мельчайших частиц металла с помощью шлифовального инструмента.
Величина этих частиц определяется свойством как шлифующего, так и шлифуемого материалов, степенью прижатия обрабатываемой поверхности к шлифовальному инструменту, скоростью движения (вращения) последнего. Выбор того или другого вида абразивного материала диктуется практическими задачами конкретной шлифовальной операции. В зависимости от требуемого качества обрабатываемой поверхности шлифование разделяют на предварительное, чистовое и тонкое.
Станок для шлифовки камня
Виды абразивных материалов. Абразивные материалы делятся на материалы природного происхождения и искусственные. К природным абразивным материалам относятся кварц, наждак, корунд, алмаз, к искусственным — электрокорунд, карбид кремния, карбид и нитрид бора, синтетические алмазы. Самые твердые из них — карбид и нитрид бора, алмазы.
Кварц — безводная кремниевая кислота SiO2, содержащая около 99 % кремнезема. Твердость кварца по шкале Мооса — 7, плотность — 2,4—2,6 г/см 3 . Кварц имеет различную окраску: от бесцветной до черной.
Наждак — минерал темно-серого, иногда черного цвета, состоящий приблизительно из 65 % окиси алюминия (Аl2О3), смешанного с магнетитом, гематитом, пиритом и кварцем. Твердость наждака по шкале Мооса — от 6 до 8.
Корунд — кристаллический глинозем, содержит до 95 % А1203, имеет плотность 3,9—4,1 г/см 3 . Твердость по шкале Мооса — 9. Более вязок и менее хрупок, чем наждак. Применяется в виде микропорошков.
Электрокорунд — искусственный абразивный материал, изготовляется из бокситов. Составные части электрокорунда: 94—97 % А1203. остальное — примеси железа, титана, кремния.
Карбид кремния получают из кокса и кварцевого песка путем их нагревания (спекания) в электропечи при температуре 2200 °С. Твердость карбида кремния по шкале Мооса — 9,5. Он уступает по этому показателю только алмазу.
Нитрид бора — сравнительно новый искусственный абразивный материал, по твердости не уступает алмазу. Очень часто применяется в тех случаях, когда необходимо получить высокую размерную плотность. Карбид бора представляет собой тугоплавкое соединение бора с углеродом; по твердости уступает только алмазу.
Алмаз — кристаллический углерод, природный и искусственный. Твердость по шкале Мооса — 10.
Методы шлифования. К ним относится шлифование абразивными брусками, напильниками, пемзой, сланцем и шлифовальными углями, наждачной бумагой, с применением бормашинок, пальцами руки.
Процесс шлифования на абразивном бруске (точильном камне) заключается в многократном и равномерном перемещении взад-вперед детали или изделия по плоскостям камня до получения необходимого качества обрабатываемой поверхности (рис. 8.2, а). Направление движения при шлифовании необходимо менять как можно чаще с тем, чтобы избежать появления на обрабатываемой поверхности царапин и рисок.
Австралийский опал, как из щебня получается драгоценный камень
Рис. 8.2. Шлифование и полирование
При применении шлифовальных напильников (рис. 8.2, б) необходимо постоянно помнить о том, что их время от времени требуется смачивать водой, чтобы частицы металла не застревали в порах. Тщательно промывают водой и обрабатываемые изделия, если они будут подвергнуты последующему шлифованию камнем с более мелкими зернами, при этом направление движения шлифования меняется на 90°. Такими напильниками можно шлифовать эмаль, стекло, драгоценные камни.
Пемза — отличный материал для мокрого шлифования предметов из серебра, а остро заточенными стержнями из сланца удобно шлифовать труднодоступные места в изделиях. Шлифовальные угли применяют как наиболее мягкий материал для доводочного шлифования при обильном смачивании водой.
Наждачная бумага (шкурка) по виду абразивных порошков делится на электрокорундовую, карбидокорундовую, стеклянную, кремниевую. Величина зерен различная — от 0,25 до 0,3 мм. Выпускается «микронная» шкурка с величиной зерен 5, 10, 28, 40 мкм. Применяется наждачная бумага для обработки узких пазов в изделиях.
Шлифование с применением, бормашинок (рис. 8.2, в) и шерстяных, войлочных, фетровых кругов (малых размеров), а также щеток (круглых, конусных, в виде кисти) дает хорошие результаты при обработке практически всех видов ювелирных украшений.
Шлифование пальцами и ладонью руки с нанесенными на них шлифующими пастами имеет ограниченное применение, так как этим способом невозможно равномерно обрабатывать все части изделия.
Полирование. Процесс полирования относится к одной из отделочных операций, цель ее — получение зеркально-гладкой поверхности. Полирование в отличие от шлифования, исключает применение жестких абразивных материалов.
Деревянные полировальные палочки (рис. 8.2, г), натянутые нити (рис. 8.2, д) и нитяные щетки применяются для полирования мелких отверстий и звеньев цепочек и браслетов, а также изделий сложной конфигурации. Процесс осуществляют, предварительно нанеся на инструмент полировальные пасты. В отдельных случаях, когда нужно отполировать ровные плоскости, применяют полировник, одна сторона которого обтянута мягкой кожей с нанесенной полировальной пастой.
Полирование вручную может производиться полировником и без нанесенных на него абразивных паст. Процесс такого полирования состоит в медленном выглаживании поверхности изделий полировником, что дает высокий блеск, повышает износостойкость изделия, но требует обязательно высокого уровня квалификации исполнителя.
Полирование, как и шлифование, можно вести также бормашинкой с набором полировальных кругов, щеток (матерчатых, шерстяных, кожаных, фетровых) и паст.
Полировальные пасты состоят из тонких абразивных порошков (окисей хрома, железа-крокуса, кремния, жировых связок (стеарина, парафина, добавок) двууглекислой соды, олеиновой кислоты, скипидара, керосина). Пасты на основе окиси хрома называются пастами ГОИ, на основе окиси железа — крокусными, а на основе кремния — крокусно-кремниевыми. Пасты ГОИ применяют для предварительного полирования, а крокусные — для окончательного.
Очистка изделий после шлифования и полирования (удаление остатков шлифовальных и полировальных паст) осуществляется промыванием в растворах бензина, спирта, трихлорэтилена (C2HCI3) и перхлорэтилена (С2Сl4), а также с помощью гидроокиси калия (КОН), натрия (NaOH), нашатырного спирта (NH4OH), цианистого калия (KCN) и цианистого натрия (NaCN), соды (Na2C03) и поташа (К2С03).
Источник: tepka.ru
Шлифование камня
ШЛИФОВАНИЕ КАМНЯ (а. stone grinding; н. natьrliches Schleifen der Werksteine; ф. faсоnnage de la pierre, meulage de la pierre; и. pulido de piedra, pulimento de piedra, rectificado de piedra) — процесс абразивной фактурной обработки камня, в результате которого поверхность изделия (заготовки) приобретает шлифованную фактуру. Шлифовка камня была освоена первобытным человеком в неолите (10-5 тысяч лет до н.э.). В современном камнеобрабатывающем производстве шлифование камня выполняют на шлифовально-полировальных станках, оснащённых комплектом торцевого шлифовального алмазного либо абразивного (например, карбидкремниевого) инструмента.
Шлифование камня — комплекс механических микроабразивных процессов, выполняемых в несколько стадий (обычно от 3 до 7) инструментом с последовательно уменьшающейся крупностью зёрен абразива (от 800-1250 мкм на первой стадии до 10-28 мкм на последней стадии). Основные стадии шлифовки камня: обдирка (грубая шлифовка), средняя шлифовка, тонкая шлифовка, доводочная шлифовка (лощение). При необходимости вместо первой стадии (или после неё) вводят калибровку. Задачей каждой стадии шлифовки камня является преобразование предыдущего (более грубого) микрорельефа обрабатываемой поверхности в новый, более тонкий. В результате воздействия шлифующих зёрен на поверхность камня наносится огромное число микроцарапин, формирующих микропрофиль (рис.).
Установившаяся шероховатость шлифованной поверхности камня, зависящая от характеристики рабочего инструмента, режимов обработки и других факторов, обычно формируется после многократных проходов инструмента по обрабатываемой поверхности. Заключительная стадия шлифовки камня — лощение — обеспечивает получение лощёной фактуры лицевой поверхности изделия (гладкая матовая поверхность 8-го класса шероховатости со слабым бархатистым блеском, с полным выявлением цвета, рисунка и структуры камня). При необходимости на лощёной поверхности может быть выполнена полировка камня без дополнительной подготовки поверхности. Рациональные технологические режимы шлифовки камня (при конвейерных способах обработки): частота вращения инструмента 400-1600 мин -1 ; скорость шлифования (окружная) 8-24 м/с; скорость продольной рабочей подачи 0,2-2 м/мин; скорость поперечной подачи 4-10 м/мин; давление прижима инструмента к обрабатываемой поверхности 0,04-0,5 МПа; расход воды (на единицу инструмента) 8-15 л/мин. Производительность шлифовки камня в зависимости от вида используемого оборудования на мраморе 8-25 м 2 /ч, на граните 3-10 м 2 /ч.
На эффективность процессов шлифовки камня существенное влияние оказывает шлифуемость камня, которая оценивается показателями истираемости и коэффициентом относительной истираемости. В зависимости от величины этих показателей камень классифицируют на 4 группы; I — труднообрабатываемый (коэффициент относительной истираемости свыше 10), II — средний трудности обработки (2-10), III — сравнительно легко обрабатываемый (1,2-2) и IV — легкообрабатываемый (0,8-1,2). К I группе относятся кварциты, граниты, габбро, ко II — базальты, долериты, к III — мраморы, к IV — доломиты, травертины, известняки.
Совершенствование технологических процессов шлифовки камня заключается в переходе на непрерывно-поточную автоматизированную обработку в интенсификации технологических режимов, повышении износостойкости рабочего инструмента, использовании механизированных устройств и робототехники на операциях укладки заготовок на станок, снятии с него готовых изделий с укладкой их в тару.
Источник: www.mining-enc.ru
История шлифования и абразивного инструмента
История шлифования начинается ещё в каменном веке. Период «неолита» явился временем начала развития технологий обработки камня, кости и рога. Около восьми тысяч лет назад люди освоили технику пиления, сверления и шлифовки. Эти открытия вызвали настоящую революцию в развитии общества, названную неолитической революцией. Но она не смогла бы состояться без использования в те далекие времена абразивных материалов.
Начались поиски материалов и минералов, пригодных для производства предметов труда и орудий. Неолит стал также и временем первого знакомства с самородными металлами — медью, золотом и серебром. Шлифование как метод обработки известно человеку с незапамятных времен: тем или иным способом обтачивались и шлифовались практически все создаваемые человеком орудия охоты и предметы быта. История и развитие разнообразного абразивного инструмента — неотъемлемая часть истории развития человечества.
На ранних этапах заготовку просто шлифовали о шершавый камень. Затем между заготовкой и шлифовальным камнем стали подсыпать кварцевый песок. Это ускорило процесс обработки. Наконец, был освоен процесс мокрой шлифовки, когда шлифовальную плиту обильно и часто поливали водой.
Для окончательной отделки и полировки древние умельцы применяли измельченный пемзовый порошок, который наносили с помощью кусочка кожи. Искусство полировки доходило до такой высоты, что в некоторых местностях практиковалось производство каменных зеркал, вполне пригодных для употребления (на Гавайях такие зеркала делали из базальта, в доколумбовской Мексике — из обсидиана).
Впоследствии древние люди пришли к пониманию, что лучше шлифует песок не с реки или моря, хотя его проще достать, а добытый из земли, поскольку кромки у зерна острые, а у песка на воде за счет перекатывания и перетирания кромки округляются и для абразивных работ малопригодны. Потом начали применять другие природные абразивы: наждак, кремень и пр. В зависимости от географического положения, использовались различные абразивы — мелкие морские ракушки, корунды, гранаты, но основные принципы шлифования практически не менялись.
Развитие инструмента для сверления — от обычной деревянной палки до каменного сверла и изобретения лучкового способа вращения сверла в эпоху неолита — позволило делать первые отверстия в твердых и хрупких материалах. Технология сверления с применением абразивных порошков и трубчатых костей стала очередным великим открытием в производстве инструментов. Под перпендикулярно срезанный торец трубчатой кости, приводимой во вращение сначала руками, а затем, с открытием лука, — тетивой лука, обернутой вокруг кости, подсыпался абразивный порошок, и подавалась вода, как смачивающая и охлаждающая жидкость. Эта технология позволяла выполнять сквозное сверление во всех известных материалах, включая и кремень, окончательно решая проблему надежного закрепления ручек в топорах, молотках и т. п.
Когда же пиление и сверление было дополнено шлифовкой, древний человек полностью овладел всей технологией обработки камня. Главное отличие шлифовки камня от других способов обработки заключалось в возможности удалять материал очень малыми и ровными слоями, причем одновременно со всей поверхности заготовки. Появились инструменты правильных геометрических форм с гладкой поверхностью. Шлифовка позволяла обрабатывать материал любой формы, строения и твердости.
При переходе к железному веку железо становится основным материалом для производства оружия и орудий труда, усложнение хозяйственной деятельности привело человека к необходимости создания более совершенных инструментов с тщательно отделанными лезвиями. Люди научились обрабатывать металл, и для его шлифования требовались новые абразивы.
Из истории известно, что у многих народов и культур, особенно у скифов, абразивы были культовыми предметами. Ни один уважающий себя воин не обходился без специального предмета — точильного камня, древнего оселка. Благодаря нему точились мечи, ножи, заострялись двух, трёх и четырёхгранные наконечники стрел.
Древний оселок имел продолговатую форму с отверстием вверху, таким образом, его можно было без проблем прикрепить к поясу. В некоторых племенах северо-кавказских культур этот предмет связан с языческим богом неба и грозы. Оселки часто находят вместе и с другим арсеналом воина в протомеотских (досарматских) и киммерийских захоронениях, онипредставляютизсебяузкуюилиширокуюпластинукамнясутолщениемпосередине. Обломки брусков, сточенные до основания встречаются в древних поселениях и стоянках кочевников. Сделаны были точильные бруски из мелкозернистых пород песчаников, сланцевикварцитов.
Удивительно то, что в могильниках древние оселки чаще встречаются новые, специально для жизни в ином мире. Точила делались из разного камня (с мелкокристаллической структурой) часто твёрдых, красивых пород. Они хорошо отшлифованы, отверстие аккуратно просверлено либо с одной стороны, либо с двух. Самые длинные из них от18-21см.
Не менее древней является шлифовальная шкурка (наждачная бумага). Ещё в Древнем Китае, наряду с точильными камнями наждачка широко использовалась для изготовления домашней утвари и украшений. Её из разных природных материалов: измельченных моллюсков, разных семян, песка.
Клей для создания бумаги делали как из веществ, образующихся при вываривании костей, так и растительных материалов с клеющими свойствами. Клеющими веществами наждачную крошку закрепляли на пергаменте — им далее можно было шлифовать необходимые изделия. Некоторые древние народы применяли как шлифовальную шкурку кожу крокодилов и даже акул.
С этого времени для человека не было ничего невозможного — он мог придавать изделию любую желаемую форму и грани всегда оставались гладкими и ровными. Абразивные материалы и инструмент различались в зависимости от традиций и условий конкретного региона. По мере совершенствования орудий труда совершенствовался процесс шлифования. В начале первого тысячелетия появились первые песчаные ручные точила. И хотя точильный камень – был непрочный и грубый, результаты работы на нем были качественны и точны
С появлением первого кустарного производства в 5-6 веках шлифование и полирование стали его частью. Первые абразивные станки это приспособления с лучком для добывания огня плавно перешедшие в сверление каменных топоров а также планшайбы гончаров и мельницы мукомолов.
Первоначально абразивная обработка велась на монолитных кругах вырезанных из природных камней, в основном из природного песчаника. Отделочная обработка велась на деревянных кругах обтянутых воловьей кожей смесью масла с наждаком за счет мягкого основания абразив при работе вдавливался в поверхность и не оставлял глубоких рисок. Полирование велось на быстроходных деревянных кругах, на поверхности которых натягивался ремень, покрытый разведенным в масле крокусом или наждаком. В зависимости от величины зерен последнего, различалось грубое и тонкое полирование. Для придания лучшим сортам клинков особо красивой поверхности применялась полировка на кругах, покрытых тончайшим крокусом на разведенном спирту, сами же круги вращались сравнительно медленно.
Отправной точкой в развитии абразивной обработки является промышленная революция в Англии, в конце 18-го века. Начиная с этого периода машинная технология стала играть первостепенную роль в развитии промышленности и серьезно возросла потребность в абразивных материалах. Каменщики Англии, Франции, Швеции и Америки быстро наживали состояния: в этих странах были найдены месторождения особенно удачных по структуре точильных камней. Взрыв спроса на шлифовальные камни взвинтил цены на все естественные абразивные материалы: искусственных тогда еще не изобрели.
Высокие цены на точильные камни, которые высекали из цельного камня, стимулировали поиск суррогатов. В результате, в 1842 году были изобретены и изготовлены искусственные шлифовальные круги из размолотых зёрен наждака смешанных с глиной. Круги формовали под прессом, а затем обжигали. Прочность этих кругов была невысокой, поэтому применялись они достаточно ограничено.
Требовались более прочные связующие. Толчком к разработке прочных связующих стало изготовление в 1874 году первого круглошлифовального станка. Производительность станка была небольшой, скорость не превышала 5-7м/с, но он позволил в разы повысить точность обработки. Практически одновременно был изобретен плоскошлифовальный станок и круг с вулканитовой (резиновой) связкой.
Революцией в абразивах, несмотря на предшествующую многовековую историю, послужило открытие карбида кремния и искусственного корунда в конце 19-го века.
В 1891 году Ачесон, бывший тогда инженером-электриком в штате Пенсильвания, во время плавления различных смесей в электрической печи обнаружил мелкие блестящие кристаллики. Состав их был неизвестен, но они обладали очень высокой твёрдостью, поэтому первоначально предполагалось их использовать для обработки драгоценных камней. Эти случайно обнаруженные кристаллы были предвестниками современных абразивов на базе карбида кремния.
Верлейн во Франции и Хасслашер (Hasslacher) в Германии запатентовали плавку наждака в 1893 и 1894 года, соответственно. В 1895 году, Верлейн пересмотрел свой предыдущий патент за счет использования бокситов вместо наждака. Настоящий корунд был получен после того, как Джекобс (Jacobs) усовершенствовал плавку бокситов . Метод Джэкобса был впервые использован в коммерческом масштабе Компанией Наждачных Кругов Нортон
Источник: alexander-td.com
Шлифовка драгоценных камней.
Добрый вечер! Здравствуйте, уважаемые дамы и господа! Пятница! В эфире капитал-шоу «Поле чудес»! И как обычно, под аплодисменты зрительного зала я приглашаю в студию тройку игроков. А вот и задание на этот тур:
Вопрос: Шлифовка драгоценных камней. (Слово из 8 букв)
Ответ: Гранение (8 букв) Если этот ответ не подходит, пожалуйста воспользуйтесь формой поиска.
Постараемся найти среди 775 682 формулировок по 141 989 словам .
Источник: pole-chudes-otvet.ru