نظرة عامة على أدوات الطحن

المواد الكاشطة هي أدوات تستخدم للطحن والطحن والتلميع. معظم الأدوات الكاشطة هي أدوات صنفرة صناعية مصنوعة من المواد الكاشطة والمجلدات، كما أن هناك أدوات جلخ طبيعية يتم معالجتها مباشرة من الصخور المعدنية الطبيعية. بالإضافة إلى استخدامها على نطاق واسع في تصنيع الآلات وصناعات معالجة المعادن الأخرى، يتم استخدام الأدوات الكاشطة أيضًا في معالجة الحبوب وصناعة الورق ومعالجة المواد غير المعدنية مثل السيراميك والزجاج والحجر والبلاستيك والمطاط والخشب.
ملخص
ينقسم هيكل أداة الطحن تقريبًا إلى ثلاث فئات: ضيقة ومتوسطة وفضفاضة. يمكن تقسيم كل فئة إلى أرقام وما إلى ذلك، ويتم تمييزها بأرقام المؤسسة. كلما زاد رقم هيكل أداة الكشط، قلت نسبة حجم المادة الكاشطة في أداة الكشط، واتسعت الفجوة بين حبيبات الكاشطة، مما يعني أن الهيكل أكثر مرونة. على العكس من ذلك، كلما كان رقم المنظمة أصغر، كلما كانت المنظمة أكثر إحكاما. ليس من السهل تعطيل أدوات الطحن ذات الهيكل الفضفاض أثناء الاستخدام، وتولد حرارة أقل أثناء عملية الطحن، ويمكن أن تقلل من التشوه الحراري وحروق قطعة العمل. ليس من السهل أن تسقط الحبوب الكاشطة للأداة الكاشطة ذات الهيكل الضيق، وهو أمر مفيد للحفاظ على الشكل الهندسي للأداة الكاشطة. يتم التحكم في هيكل أداة الكشط فقط وفقًا لصيغة أداة الكشط أثناء التصنيع ولا يتم قياسها بشكل عام. المواد الكاشطة المرتبطة فائقة الكشط هي بشكل أساسي مواد كاشطة مصنوعة من الماس ونيتريد البورون المكعب وما إلى ذلك مرتبطة بمواد رابطة. نظرًا لارتفاع السعر ومقاومة التآكل الجيدة للماس ونيتريد البورون المكعب، فإن أدوات الكشط المستعبدة المصنوعة منها تختلف عن أدوات الكشط العادية الكاشطة. بالإضافة إلى الطبقة الكاشطة فائقة الصلابة، هناك أيضًا طبقة انتقالية ومصفوفة. الطبقة فائقة الكشط هي الجزء الذي يلعب دورًا في القطع وتتكون من عوامل فائقة الكشط والربط. تلعب الركيزة دورًا داعمًا في الطحن وتتكون من المعدن أو الباكليت أو السيراميك. يتم استخدام الطبقة الانتقالية لتوصيل المصفوفة والطبقة فائقة الكشط. وهو يتألف من عامل ربط ويمكن حذفه في بعض الأحيان. تشمل المجلدات شائعة الاستخدام الراتنج والمعادن والمعادن المطلية بالكهرباء والسيراميك. تشمل عمليات تصنيع الأدوات الكاشطة المستعبدة ما يلي: التوزيع، والخلط، والقولبة، والمعالجة الحرارية، والمعالجة والفحص، وما إلى ذلك. اعتمادًا على المادة الرابطة، تختلف عملية التصنيع أيضًا. تستخدم الأدوات الكاشطة الخزفية بشكل أساسي طريقة الضغط. بعد وزن المادة الكاشطة والموثقة وفقًا لنسبة الوزن في الصيغة، يتم وضعها في الخلاط وخلطها بالتساوي، ثم توضع في قالب معدني، ويتم تشكيل أداة الكشط الفارغة على المكبس. يتم تجفيف المادة الفارغة ثم وضعها في الفرن لاطلاق النار. درجة حرارة النار عموما حوالي 1300 درجة. عند استخدام مادة رابطة ملبدة ذات نقطة انصهار منخفضة، تكون درجة حرارة الحرق أقل من 1000 درجة. ومن ثم تتم معالجتها بدقة حسب الحجم والشكل المحدد، وأخيراً يتم فحص المنتج. يتم تشكيل المواد الكاشطة المرتبطة بالراتنج بشكل عام عند الضغط في درجة حرارة الغرفة، وبعضها يستخدم عملية الضغط الساخنة التي تستخدم التسخين والضغط تحت ظروف التسخين. بعد التشكيل، يتم تصليبه في فرن تصلب. عند استخدام الراتنج الفينولي كمادة رابطة، تكون درجة حرارة التصلب 180 ~ 200 درجة. يتم خلط المواد الكاشطة المطاطية بشكل أساسي باستخدام زوج من آلات الأسطوانة، ويتم لفها إلى صفائح رقيقة، ثم يتم ثقبها وتشكيلها بسكين مثقب؛ ويستخدم البعض أيضًا مواد سائبة، يتم وضعها في قالب معدني وتشكيلها بالضغط. بعد القولبة، تتم مبركنتها في خزان الفلكنة عند درجة حرارة تتراوح بين 165 إلى 180 درجة. هناك عمليتان لتصنيع أدوات الطحن المعدنية المستعبدة: تعدين المساحيق والطلاء الكهربائي، والتي تستخدم بشكل أساسي لأدوات الطحن الكاشطة فائقة الصلابة. تستخدم طريقة تعدين المساحيق البرونز ومواد أخرى كعامل ربط. بعد الخلط، يتم ضغطه على الساخن أو ضغطه في درجة حرارة الغرفة لتشكيله، ثم تلبيده. تستخدم طريقة الطلاء الكهربائي سبائك النيكل أو النيكل والكوبالت كمعدن طلاء كهربائي، ويتم ربط المواد الكاشطة بالركيزة وفقًا لعملية الطلاء الكهربائي لصنع أدوات كاشطة. تشمل الأنواع الخاصة من المواد الكاشطة مواد كاشطة اكسيد الالمونيوم الملبدة ومواد كاشطة الألياف. يتم تصنيع أدوات طحن الكوراندوم الملبدة عن طريق خلط وتشكيل مسحوق أكسيد الألومنيوم وكمية مناسبة من أكسيد الكروم، والتلبيد عند حوالي 1800 درجة. هذا النوع من الأدوات الكاشطة لديه هيكل مدمج وقوة عالية، ويستخدم بشكل رئيسي لمعالجة الأجزاء مثل الساعات والأدوات. تصنع مواد كاشطة الألياف من خيوط ألياف (مثل خيوط النايلون) تحتوي على مواد كاشطة أو تلتصق بها. تتمتع بمرونة جيدة وتستخدم بشكل أساسي لتلميع المواد المعدنية ومنتجاتها.
الاستخدام
أثناء استخدام أداة الكشط، عندما تكون حبيبات الكشط حادة، بسبب التفتت الجزئي للحبيبات الكاشطة نفسها أو كسر الرابطة، تسقط حبيبات الكشط جزئيًا أو كليًا من أداة الكشط، وتستمر القطع الجديدة في التشكل. تظهر على سطح العمل الكاشطة للأداة الكاشطة. إن حافة القطع، أو الكشف المستمر عن حبيبات كاشطة حادة جديدة، تمكن أداة الكشط من الحفاظ على أداء القطع خلال فترة زمنية معينة. تعد خاصية الشحذ الذاتي للأدوات الكاشطة ميزة رائعة مقارنة بأدوات القطع العادية.
في وقت مبكر من العصر الحجري الحديث، بدأ البشر في استخدام أحجار الرحى الطبيعية لمعالجة الأدوات مثل السكاكين الحجرية، والفؤوس الحجرية، وأدوات العظام، وأدوات القرن، وأدوات الأسنان؛ في القرن التاسع عشر، ظهر السيراميك الذي يتم حرقه عن طريق الجمع بين المواد الكاشطة الطبيعية والطين في الولايات المتحدة. عجلة جلخ؛ حوالي عام 1900، ظهرت المواد الكاشطة الاصطناعية، وتم إنتاج أدوات جلخ مختلفة من المواد الكاشطة الاصطناعية واحدة تلو الأخرى، مما خلق الظروف للتطور السريع لآلات الطحن والطحن. منذ ذلك الحين، انخفضت نسبة المواد الكاشطة الطبيعية في المواد الكاشطة تدريجياً.
يمكن تقسيم المواد الكاشطة إلى نوعين حسب مصدر المواد الخام: مواد كاشطة طبيعية ومواد كاشطة صناعية. الأدوات الكاشطة الطبيعية الوحيدة المستخدمة بشكل شائع في صناعة الآلات هي الأحجار الزيتية. يتم تصنيف المواد الكاشطة الاصطناعية وفقًا لأشكالها الأساسية وخصائصها الهيكلية، بما في ذلك عجلات الطحن، ورؤوس الطحن، وأحجار الشحذ، والبلاط الرملي، والتي يشار إليها مجتمعة بخمس فئات: المواد الكاشطة المرتبطة والمواد الكاشطة المطلية. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا تصنيف المواد الكاشطة عادةً على أنها أدوات كاشطة.
تصنيف
وفقًا للمواد الكاشطة المختلفة المستخدمة، يمكن تقسيم المواد الكاشطة المرتبطة إلى مواد كاشطة عادية ومواد كاشطة مرتبطة فائقة الكشط. يستخدم الأول مواد كاشطة عادية مثل اكسيد الالمونيوم وكربيد السيليكون، والأخير مصنوع من مواد كاشطة فائقة مثل الماس ونيتريد البورون المكعب. وبالإضافة إلى ذلك، هناك بعض الأصناف الخاصة، مثل أدوات طحن اكسيد الالمونيوم الملبد.
المواد الكاشطة العادية الكاشطة هي مواد كاشطة تعمل على دمج المواد الكاشطة العادية في شكل معين ولها قوة معينة بواسطة عامل الربط. تتكون هذه الأجزاء الثلاثة بشكل عام من مواد كاشطة ومواد رابطة ومسام، وغالبًا ما تسمى العناصر الثلاثة للمواد الكاشطة المرتبطة.
تلعب المواد الكاشطة دورًا قطعيًا في أدوات الطحن. الموثق عبارة عن مادة تعمل على دمج المواد الكاشطة السائبة في أدوات كاشطة. هناك نوعان: غير عضوي وعضوي. تشمل المواد الرابطة غير العضوية السيراميك والقطيفة وسيليكات الصوديوم وما إلى ذلك؛ تشمل الروابط العضوية الراتنج والمطاط والشيلاك، وما إلى ذلك. والأكثر استخدامًا هي الروابط الخزفية والراتنجية والمطاطية.
تلعب المسام دورًا في احتواء وتفريغ رقائق التآكل أثناء الطحن، ويمكن أن تستوعب سائل التبريد، مما يساعد على تبديد حرارة الطحن. من أجل تلبية بعض متطلبات المعالجة الخاصة، يمكن أيضًا تشريب المسام بمواد حشو معينة، مثل الكبريت والبارافين، لتحسين أداء أداة الطحن. يُطلق على هذا الحشو أيضًا اسم العنصر الرابع لأداة الطحن.
العناصر التي تمثل خصائص المواد الكاشطة العادية الكاشطة تشمل: الشكل والحجم وحجم الجسيمات والصلابة والهيكل وعامل الترابط. تشير صلابة أداة الكشط إلى السهولة التي تسقط بها الجزيئات الكاشطة من سطح أداة الكشط تحت تأثير القوة الخارجية. إنه يعكس قوة الرابطة في حمل الجزيئات الكاشطة.
حجم الحبوب الكاشطة
يشير حجم الجسيمات إلى حجم الجسيمات الكاشطة، ويتم التعبير عن حجمها برقم حجم الجسيمات.
ينص المعيار الوطني على حجمين من الجسيمات: مسحوق جلخ ومسحوق صغير.
يشير حجم الجسيمات إلى حجم الجزيئات الكاشطة. ينقسم حجم الجسيمات إلى فئتين: الحبوب الكاشطة والمسحوق الصغير. تسمى المواد الكاشطة ذات أحجام الجسيمات الكبيرة التي يزيد حجمها عن 40 ميكرومتر بالحبوب الكاشطة. يتم تصنيف رقم حجم الجسيمات، المصنف بواسطة طريقة الغربلة، بعدد الثقوب في كل بوصة على الشاشة التي تمر من خلالها الجسيمات الكاشطة. على سبيل المثال، الحبوب الكاشطة 60# تعني أن حجمها يكفي فقط للمرور عبر شاشة بها 60 ثقبًا في البوصة. تسمى المواد الكاشطة ذات أحجام الجسيمات الأقل من 40 ميكرومتر بالمسحوق الدقيق. استخدم طريقة القياس المجهري للتصنيف، استخدم W والرقم الذي يليه لتمثيل رقم حجم الجسيمات، والقيمة بعد W تمثل الحجم الفعلي للمسحوق الدقيق. على سبيل المثال، يشير W20 إلى أن الحجم الفعلي للمسحوق الدقيق هو 20μm. يتم عرض أحجام الجسيمات الكاشطة لأحجام الجسيمات المختلفة في الجدول 1.
الجدول 1: رقم حجم الجسيمات الكاشطة وحجم الجسيمات
تتمثل وظيفة عامل الربط في ربط المادة الكاشطة في عجلة الطحن بقوة وشكل معين. تعتمد القوة ومقاومة الصدمات ومقاومة الحرارة ومقاومة التآكل لعجلة الطحن بشكل أساسي على أداء الرابطة.
تشتمل عوامل الربط الشائعة الاستخدام على عامل الربط الخزفي (V)، وعامل الربط الراتنجي (B)، وعامل الربط المطاطي (R) وعامل الربط المعدني (M).
الرابطة الخزفية: الأكثر استخدامًا، ومناسبة للدائرة الخارجية، والدائرة الداخلية، والطائرة، والطحن غير المركزي وعجلات الطحن، وما إلى ذلك؛
رابطة الراتنج: مناسبة لقطع وحفر عجلات طحن الويفر وعجلات الطحن عالية السرعة؛
الرابطة المطاطية: مناسبة لعجلات توجيه الطحن وعجلات التلميع غير المركزية؛
السندات المعدنية: مناسبة لعجلات طحن الماس، الخ.
صلابة أداة الطحن
تعتمد صلابة أداة الكشط بشكل أساسي على كمية المادة الرابطة المضافة وكثافة أداة الكشط. إذا سقطت الحبوب الكاشطة بسهولة، فهذا يعني أن صلابة أداة الكشط منخفضة؛ وإلا فهذا يعني أن الصلابة عالية. تنقسم مستويات الصلابة عمومًا إلى سبعة مستويات: ناعمة جدًا، وناعمة، ومتوسطة النعومة، ومتوسطة، ومتوسطة الصلابة، وصلبة، وصلبة جدًا. ويمكن تقسيم هذه المستويات إلى عدة مستويات أصغر. تشمل الطرق الأكثر استخدامًا لقياس صلابة الأدوات الكاشطة طريقة المخروط اليدوي وطريقة المخروط الميكانيكي وطريقة اختبار صلابة روكويل وطريقة اختبار صلابة السفع الرملي.
صلابة الأداة الكاشطة لها علاقة مقابلة مع معاملها المرن الديناميكي، مما يفضي إلى استخدام الطريقة الصوتية لقياس المعامل المرن الديناميكي للأداة الكاشطة للتعبير عن صلابة الأداة الكاشطة. في عملية الطحن، إذا كانت مادة قطعة العمل المراد طحنها ذات صلابة عالية، فسيتم استخدام الأدوات الكاشطة ذات الصلابة المنخفضة بشكل عام؛ خلاف ذلك، يتم استخدام أدوات جلخ ذات صلابة عالية.