В чём преимущество абразивных зерен, полученных золь-гель методом (SG)?
Абразивные зерна, полученные золь-гель методом (SG), — это не просто «более изысканный плавленый оксид алюминия»; это микроинженерная керамика, структура которой проектируется на нанометровом уровне в процессе золь-гель производства.
Ключевые преимущества, которые пользователи видят на производстве или в полевых условиях, являются прямым следствием именно этой спроектированной микроструктуры:
1. Самозатачивание = более длительный срок службы и более высокая скорость съема материала.
Кристаллиты SG (≈ 0,1–0,5 мкм) на 1–2 порядка меньше, чем в плавленом Al₂O₃. При разрушении зерна оно происходит вдоль субмикронных границ кристаллитов, обнажая новые острые режущие кромки вместо широких изношенных плоских поверхностей. Таким образом, колесо «остается острым», а не покрывается налетом, поэтому коэффициент G (удаленный материал / износ колеса) может быть в 3–10 раз выше, чем у плавленного оксида алюминия.
2. Более высокая твердость и трещиностойкость одновременно.
Плотный нанокристаллический α-Al₂O₃ в сочетании с искусственно созданными вторыми фазами (например, MgO, Y₂O₃, ZrO₂) обеспечивает зернам SG твердость ≈ 21–23 ГПа (по Кнупу) вместе с KIC ≈ 4–5 МПа·м½, по сравнению с ~19 ГПа и ~3 МПа·м½ для белого плавленого Al₂O₃. Таким образом, зерно может использоваться для резки высокотвердых сталей (>60 HRC), никелевых суперсплавов или термонапыляемых покрытий без макроразрушения.
3. Более низкая удельная энергия шлифования → меньше пригорания, образования белого слоя, остаточных напряжений.
Благодаря сохранению остроты зерна, фазы трения и вспахивания сокращаются. Типичная удельная энергия снижается на 15–30 %, поэтому температура поверхности заготовки уменьшается, а металлургические повреждения (пригорание при повторном упрочнении, остаточные напряжения растяжения) значительно снижаются, что часто позволяет избежать дополнительной операции чистовой обработки.
4. Более холодная резка позволяет увеличить скорость удаления материала.
При шлифовании с медленной подачей или высокоскоростном шлифовании ограничивающим фактором обычно является пригорание. Шлифовальные круги SG можно обрабатывать со скоростью подачи или частотой вращения в 2–4 раза большей, чем у обычных кругов, прежде чем начнется пригорание, что сокращает время цикла на 30–70 %.
5. Стабильная чистота поверхности и контроль размеров.
Поскольку шлифовальный круг не покрывается глазурью и не нагружается, значения Ra и разброса размеров остаются стабильными в течение длительных производственных циклов (улучшение Cpk на 0,3–0,5 является распространенным явлением при шлифовании автомобильных распределительных валов или подшипниковых колец).
6. Снижение частоты подкормки и расхода колес.
Интервалы между правками обычно в 5–10 раз больше; при шлифовании лопаток турбин из сверхсплавов это может означать использование одного шлифовального круга SG за смену вместо одного в час.
7. Более чистая заготовка и окружающая среда.
Меньший износ шлифовального круга → меньше металлических включений в стружке; более низкая температура шлифования → уменьшение запаха окисления и дыма; более длительный срок службы шлифовального круга → меньше отходов абразива.
Абразивные зерна SG обеспечивают значительно больший срок службы шлифовального круга при той же скорости съема материала. При этом достигается гораздо более высокая скорость съема материала до появления термических повреждений. Абразивы, изготовленные из абразивных зерен и порошка SG, одновременно улучшают качество деталей и сокращают время простоя при правке.
