Czym są superścierne?

Termin superabrasives był używany do opisania nowych opcji narzędzi skrawających opartych na materiale z polikrystalicznego diamentu (PCD) opracowanym przez firmę General Electric (GE) w USA w latach 1970. XX wieku. Te bardzo twarde i kruche mieszanki były ulepszeniem dostępnych narzędzi do szlifowania i cięcia, chociaż ich prawidłowe użytkowanie wymagało nowych technik. Materiały są tak twarde, że tylko diamentowe tarcze tnące mogą być używane do kształtowania narzędzi tnących wykonanych z tych związków.

Aby jeden materiał mógł polerować inny, pierwszy materiał musi być twardszy niż drugi. Twardość jest wartością półilościową i odnosi się do ogólnej zdolności materiału do unikania pękania po przyłożeniu siły. Twardość jest zwykle związana z wytrzymałością podczas użytkowania i długą żywotnością. Materiały stosowane w krytycznych częściach stały się twardsze i bardziej odporne na ścieranie w miarę opracowywania ulepszeń w stopach metali i konstrukcjach bimetalicznych. Te części muszą być obrabiane zgodnie ze specyfikacją, aby spełnić najwyższe tolerancje, samo formowanie jest niewystarczające.

Gdy części metalowe stały się mocniejsze, opracowano twardsze materiały na narzędzia skrawające, w tym węglową stal narzędziową, stal szybkotnącą i stopy odlewnicze. Zastosowano również materiały na bazie ceramiki, takie jak węgliki spiekane i cermetale. Wprowadzenie materiałów superściernych ogromnie poszerzyło możliwości dostępne dla producenta narzędzi.

Materiały superścierne GE PCD składają się z warstwy diamentowej o wymiarach mikronowej — 3.3 × 10-6 stóp lub 1 × 10-6 metrów — połączonej z podłożem z węglika. PCD to syntetyczny diament składający się z wielu kryształów. Podczas szlifowania kryształy te odrywają się i pozostawiają ostrzejsze krawędzie, aby kontynuować polerowanie. Czyste krawędzie rozbitej cząstki łatwiej oczyszczają powierzchnię szlifowania, unikając zatykania powierzchni. Ta cecha samooczyszczania umożliwia pracę ściernicy przy wyższych prędkościach, zmniejsza obciążenie elektryczne i wytwarza mniej ciepła.

Polikrystaliczny regularny azotek boru (PCBN) to podobna klasa materiałów superściernych, która zastępuje kryształy diamentu sześciennymi kryształami boru. PCD jest używany do zastosowań nieżelaznych, takich jak aluminium i miedź, oraz do materiałów organicznych, takich jak tworzywa sztuczne, mieszanki gumowe i drewno. Materiały PCBN są używane do zastosowań żelaznych, takich jak żeliwo szare. W przypadku obu rodzajów materiałów superściernych, sposób, w jaki środek wiąże się z podłożem, jest również ważny dla wydajności. W wielu zastosowaniach wiązanie zeszklone wydaje się być lepsze od wiązań metalowych lub żywicznych, wykazując doskonałe wykończenie krawędzi środkami wiążącymi metal i agresywne cięcie środków żywicznych.

Aby używać narzędzi skrawających z materiałów superściernych, producenci narzędzi musieli nauczyć się nowych technik. Wcześniej udane kombinacje szybkości posuwu i prędkości kół nie dawały wysokiej jakości produktów. W rezultacie profesja szlifierzy opracowała nowe maszyny i procesy do pracy z nowymi materiałami.

Same narzędzia skrawające PCD i PCBN mogą być szlifowane tylko za pomocą twardszych materiałów. Same ściernice diamentowe są w stanie szlifować superścierniwo. Tarcze muszą być dokładnie określone pod względem rodzaju diamentu, wielkości kryształu i kruchości, aby skutecznie szlifować te super twarde materiały.