Η ανθρωπότητα γνωρίζει τα λειαντικά επί χιλιετίες. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν πέτρες και άμμο για να διαμορφώσουν και να ακονίσουν μαχαίρια, δόρατα και αιχμές βελών και αγκίστρια ψαριών. Το πρώτο λειαντικό ήταν ο ψαμμίτης, στον οποίο τον ρόλο της δραστικής ουσίας έπαιζαν οι μικρότεροι κόκκοι χαλαζία. Μέχρι την ανακάλυψη των μεθόδων επεξεργασίας μετάλλων, αυτό το λειαντικό υλικό κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη όλης της ανθρωπότητας, αφού τότε οι άνθρωποι απλώς δεν είχαν άλλους τρόπους να φτιάξουν εργαλεία για εργασία και όπλα.
Τι είναι από φυσική άποψη
Συνήθως, τα λειαντικά είναι πολύ σκληρά ορυκτά που βρίσκονται στο πάνω άκρο της κλίμακας σκληρότητας Mohs - από χαλαζία έως διαμάντι. Αλλά ακόμη και μαλακά υλικά μπορούν να εκτελέσουν αυτή τη λειτουργία. Τα σφουγγάρια, η μαγειρική σόδα και τα κουκούτσια φρούτων μπορούν δικαίως να ονομαστούν λειαντικά. Τους συναντάμε καθημερινά και η σημασία τους στην καθημερινή ζωή ενός ανθρώπου είναι μεγάλη.
Σε ποιες διαδικασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν;
Το λειαντικό υλικό συχνά αποκαλείται έτσι όχι λόγω των φυσικών του ιδιοτήτων, αλλά λόγω των χαρακτηριστικών χρήσης. Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες τέτοιων διαδικασιών. Συγκεκριμένα, σε μια μηχανή αμμοβολής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο μεγαλύτερος αριθμός υλικών, τα οποία υπό κανονικές συνθήκες δεν έχουν έντονες λειαντικές ιδιότητες. Αυτός ο εξοπλισμός χρησιμοποιεί ένα ισχυρό ρεύμα αέρα ή νερού, στο οποίο μικρά σωματίδια ορισμένων ουσιών κινούνται με μεγάλη ταχύτητα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται ένα λειαντικό πλέγμα, το οποίο παίζει το ρόλο του φίλτρου κόφτη.
Οι μηχανές αμμοβολής χρησιμοποιούνται για τη στίλβωση και το φινίρισμα εξαρτημάτων και τελικών προϊόντων. Σε αυτήν την περίπτωση, σχεδόν οποιοδήποτε λειαντικό υλικό μπορεί να ληφθεί: από το κέλυφος των ξηρών καρπών και των σπόρων των καλλιεργειών φρούτων, τα κελύφη των μαλακίων και άλλη οργανική ύλη μέχρι τα μικρότερα κομμάτια χάλυβα, σκωρίας, γυαλιού ή ακόμα και μαγειρικής σόδας.
Κύρια στοιχεία
Η χαλαζιακή άμμος είναι το πιο δημοφιλές λειαντικό για την αμμοβολή γεφυρών και άλλων μεταλλικών κατασκευών. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται πολύ αποτελεσματική αφαίρεση σκουριάς, η οποία αυξάνει σημαντικά την ανθεκτικότητα των μηχανικών κατασκευών. Αυτή η διαδικασία απαιτεί λειαντικά υψηλής πυκνότητας. Κατά κανόνα, ο καθαρισμός μεταλλικών κατασκευών περιλαμβάνει τη χρήση πεπιεσμένου αέρα. Λειτουργεί ως επιταχυντής σωματιδίων και δεν έχει επιπλέον διαβρωτικό αποτέλεσμα.
Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και νερό. Ιδιαίτερα κατά τον καθαρισμό του σκυροδέματοςδομές. Σχεδόν όλες οι κατασκευές που κατασκευάζονται στην παράκτια ζώνη το χρειάζονται περιοδικά. Το γεγονός είναι ότι ένα παχύ στρώμα αλατιού και άλλων επιθετικών ενώσεων αναπτύσσεται στην επιφάνειά τους με την πάροδο του χρόνου. Το γλυκό νερό, στο οποίο είχε προηγουμένως προστεθεί το κατάλληλο υλικό (λειαντικό), όχι μόνο τα αφαιρεί από το σκυρόδεμα, αλλά παράγει και μια «αφαλάτωση». Και πάλι, αυτή η ενέργεια αυξάνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των κτιρίων.
Γυάλισμα τελικών προϊόντων
Το γυάλισμα είναι η πιο σημαντική διαδικασία κατά την οποία τα λειαντικά έχουν μεγάλη ζήτηση. Κατά κανόνα, ειδικές πάστες ή μαλακοί δίσκοι, καθώς και ενώσεις με βάση συνθετικές ρητίνες, χρησιμοποιούνται για την τελειοποίηση των τελικών προϊόντων ή ορισμένων εξαρτημάτων. Ακόμη και ένα απλό λειαντικό σφουγγάρι είναι σε ζήτηση. Το οξείδιο του δημητρίου, το διαμάντι, ο χαλαζίας, το οξείδιο του σιδήρου και τα οξείδια του χρωμίου είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες ενώσεις σήμερα.
Ο Νοβακουλίτης (πυκνό πυριτικό πέτρωμα) είναι επίσης καλή πρώτη ύλη για την παραγωγή γυαλιστικών υλικών. Το οξείδιο του δημητρίου είναι το πιο κοινό ορυκτό που χρησιμοποιείται για τη στίλβωση του γυαλιού. Αυτή η ένωση δεν το γρατσουνίζει, αλλά του δίνει ιδιαίτερη απαλότητα και λάμψη. Τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, το καρβίδιο του πυριτίου και τα συνθετικά διαμάντια χρησιμοποιούνται συχνότερα για το σκοπό αυτό. Με βάση αυτά παράγεται μια ιδιαίτερα ακριβή και αποτελεσματική λειαντική ζώνη. Είναι πολύ κατάλληλο για την επεξεργασία ιδιαίτερα "ιδιότροπων" υλικών.
Χρήση μαγνητικών πεδίων
Τα τελευταία χρόνια, όλο και πιο συχνά στον κλάδο αρχίζουν να εφαρμόζονται η διαδικασία του λειαντικού ακονίσματος. Αυτό δεν χρησιμοποιεί νερό.υπό πίεση και όχι πεπιεσμένο αέρα: τα μικρότερα σωματίδια λειαντικών αιωρούνται σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο σχηματίζει τον «τροχό λείανσης». Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται στη μηχανική ακριβείας, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να γυαλίσει ή να ακονίσει εκείνα τα μέρη που είναι συνήθως πολύ ακριβά ή/και χρονοβόρα για επεξεργασία. Ως λειαντικό, οι ενώσεις αλουμινίου με τα μέταλλα που έχουν αυτήν την ιδιότητα χρησιμοποιούνται συχνότερα.
Μαγνητορεολογικές μέθοδοι στίλβωσης
Με τη μέθοδο ρεολογικής στίλβωσης, το «φυσικό» λειαντικό εργαλείο δεν χρησιμοποιείται καθόλου. Τα υλικά αναμιγνύονται με υγρά, στο πάχος των οποίων κινούνται υπό την επίδραση ηλεκτρικών πεδίων. Αυτή η μέθοδος είναι πολύ παρόμοια με αυτή που περιγράφηκε παραπάνω και χρησιμοποιείται επίσης σε ορισμένα εξαρτήματα στη μηχανική ακριβείας και σε παρόμοιες βιομηχανίες.
Γενικά, τα τελευταία χρόνια, στην παραγωγή χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο λειαντικά προαναμεμιγμένα με υγρά ή συνθετικές ρητίνες. Ένα καλό παράδειγμα είναι η βρεγμένη λειαντική πάστα GOI με βάση το οξείδιο του χρωμίου. Είναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό, αλλά μόλις τα τελευταία χρόνια έχει λάβει ιδιαίτερη προσοχή. Ο λόγος είναι απλός - το χαμηλό κόστος αυτής της ένωσης και η υψηλή της απόδοση στη στίλβωση. Επιπλέον, η λειαντική πάστα δρα απαλά στο επεξεργασμένο υλικό χωρίς να το γρατσουνίζει ή να το καταστρέφει.
Λιαντικοί τροχοί για γωνιακούς τροχούς ("τριβές")
Χρησιμοποιούνται όχι μόνο για γυάλισμα. Τα λειαντικά μπορούν επίσης να κόψουν ιδιαίτερα σκληρά υλικά. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε λεπτούς τροχούς λείανσης κατασκευασμένους με βάση οξείδιο αλουμινίου και φαινολικόγήπεδα. Σε σπάνιες περιπτώσεις χρησιμοποιείται μεταλλικός λειαντικός δίσκος. Τέτοια εργαλεία είναι απαραίτητα, ιδίως στην εξόρυξη μαρμάρου σε λατομεία. Το γεγονός είναι ότι αυτό το ορυκτό είναι πολύ πυκνό, είναι δύσκολο να κοπεί με συνηθισμένα πριόνια.
Όπως έχουμε ήδη πει, για το πριόνισμα χρησιμοποιούνται οξείδιο του αλουμινίου, καρβίδιο του πυριτίου, τεχνητά διαμάντια και καρβίδιο του βορίου. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή λειαντικού δίσκου, χρησιμοποιούνται επίσης για τη διαμόρφωση ειδικών πριονιών για ιδιαίτερα ανθεκτικά υλικά.
Κύρια εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τη βιομηχανία
Έτσι, αυτές οι ενώσεις είναι απαραίτητες για ακόνισμα, γυάλισμα, κοπή υλικών. Η σύγχρονη βιομηχανία χρησιμοποιεί πιο συχνά ένα λειαντικό εργαλείο τεχνητής προέλευσης. Ο λόγος για αυτό είναι το σχετικά χαμηλό κόστος των συνθετικών. Οι ενώσεις φυσικής προέλευσης είναι πολύ πιο ακριβές. Αυτά περιλαμβάνουν το οξείδιο του αλουμινίου, το οποίο έχουμε αναφέρει επανειλημμένα, καθώς και το καρβίδιο του πυριτίου, το διοξείδιο του ζιρκονίου και τα λεγόμενα υπεραπορροφητικά (διαμάντι ή νιτρίδιο του βορίου).
Οι εξαιρέσεις είναι σπάνιες και αντιπροσωπεύονται κυρίως από κορούνδιο. Είναι πολύ ακριβό και η χρήση του στην παραγωγή είναι αρκετά περιορισμένη. Σε ακόμη πιο σπάνιες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται φυσικά διαμάντια που είναι ακατάλληλα για κοπή λόγω του εξαιρετικά μικρού τους μεγέθους ή των δομικών τους ελαττωμάτων.
Η εξέλιξη των βιομηχανικών λειαντικών
Η ιστορία των βιομηχανικών λειαντικών για τροχούς λείανσης ξεκίνησε με φυσικά ορυκτά - χαλαζία και πυρίτιο, καθώς και κορούνδιο. Ήταν το τελευταίο, παρεμπιπτόντως, για πρώτη φορά που έλαβε το όνομα "σμύριδα". Ήταν το πρώτο μπαραποξεστικό. Η απόρριψη των φυσικών ορυκτών ξεκίνησε το πρώτο μισό του εικοστού αιώνα και ολοκληρώθηκε σχεδόν πλήρως μέχρι το τέλος της. Και το θέμα εδώ δεν ήταν μόνο το υψηλό κόστος των φυσικών υλικών. Το γεγονός είναι ότι όλα έχουν αυστηρά καθορισμένες ιδιότητες που δεν μπορούν να αλλάξουν με κανέναν τρόπο. Τα συνθετικά λειαντικά, που δημιουργούνται υπό ορισμένες συνθήκες, μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικά και καλύτερα κατάλληλα για την επίλυση ορισμένων άτυπων εργασιών.
Για παράδειγμα, μέσω των νέων τεχνολογιών, μπορεί να δημιουργηθεί μια ένωση με σχήμα σωματιδίου που μοιάζει με τσιπ. Αυτό το υλικό είναι ιδανικό για την εφαρμογή τροχών στίλβωσης στην επιφάνεια. Επιπλέον, μπορούν να δημιουργηθούν εντελώς νέα υλικά με συνδυασμό, για παράδειγμα, οξειδίου του τιτανίου με ενώσεις αλουμινίου. Αυτά τα λειαντικά είναι ιδανικά για ιδιαίτερα σκληρές επιφάνειες.
Πότε συνέβη η "λευτική ανακάλυψη" στον κλάδο;
Η σύγχρονη παραγωγή λειαντικών, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής τροχών λείανσης και σμυριδόδερμων, είναι δύσκολο να περιγραφεί λόγω του πλήθους εμπορικών σημάτων και διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας, που σε πολλές περιπτώσεις περιγράφουν το ίδιο προϊόν. Η λύση σε τέτοιες συγκρούσεις είναι απλή - λόγω των μικρότερων διαφορών στη χημική σύνθεση, μπορείτε να καταχωρίσετε ένα νέο εμπορικό σήμα. Ποια είναι όμως η βάση για τα συνθετικά λειαντικά και πότε η βιομηχανία είχε την ευκαιρία να τα χρησιμοποιήσει σε μαζική κλίμακα;
Ένα πραγματικά σημαντικό γεγονός ήταν η ανακάλυψη του καρβιδίου του πυριτίου, ενός ορυκτού που δεν βρίσκεται στη φύση. Η δημιουργία συνθετικής αλουμίνας στη δεκαετία του 1890 έδωσε το έναυσμα για την έναρξη της έρευνας σε αυτόν τον τομέα. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 1920η συνθετική αλουμίνα, το καρβίδιο του πυριτίου, ο γρανάτης και το κορούνδιο ήταν τα κύρια βιομηχανικά λειαντικά.
Αλλά η πραγματική ανακάλυψη ήρθε το 1938. Τότε κατέστη δυνατή η απόκτηση χημικά καθαρού οξειδίου του αλουμινίου, το οποίο βρήκε αμέσως την ευρύτερη εφαρμογή στη μηχανολογία. Σύντομα έγινε σαφές ότι ένα μείγμα ζιρκονίας και αλουμίνας ήταν ιδανικό για απαιτητικές εργασίες κοπής σε ιδιαίτερα σκληρά μέταλλα. Αυτή είναι μια πραγματικά μοναδική λειαντική πούδρα: διατηρεί υψηλή απόδοση, αλλά είναι σχετικά φθηνή. Σήμερα, η παλάμη εξακολουθεί να συγκρατείται από συνθετικό οξείδιο του αλουμινίου, το οποίο έχει διατηρήσει την αρχική μικροκρυσταλλική δομή των πρώτων υλών βωξίτη. Συγκεκριμένα, το μοναδικό Cubitron™ δημιουργήθηκε με αυτόν τον τρόπο, καθώς και λειαντικά με βάση κεραμικά με την επωνυμία SolGel™.
Σχετικά με τους "καλύτερους φίλους των κοριτσιών"
Το φυσικό διαμάντι είναι η παλαιότερη λειαντική πέτρα. Έγινε δημοφιλές το 1930. Υπήρχαν δύο λόγοι για αυτό. Πρώτον, μέχρι εκείνη τη χρονιά, ο όγκος της εξόρυξης διαμαντιών ήταν απλώς αμελητέος και φυσικά δεν μπορούσε να καλύψει τις αυξανόμενες ανάγκες του κλάδου. Δεύτερον, λόγω της οξείας αίσθησης του επικείμενου πολέμου, πολλές χώρες άρχισαν να αναζητούν επειγόντως τρόπους επεξεργασίας καρβιδίου του βολφραμίου χρησιμοποιώντας μηχανές. Αυτή η ουσία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην παραγωγή πυρήνων για βλήματα διάτρησης θωράκισης.
Το πρόβλημα ήταν η μη ρεαλιστική σκληρότητα αυτού του υλικού, την οποία η λειαντική επεξεργασία απλά δεν πήρε. Μια μελέτη που έγινε τη δεκαετία του 1960 από την General Electric Companyοδήγησε στην ανάπτυξη των συνθετικών διαμαντιών. Τελικά, η έρευνα σε αυτόν τον τομέα οδηγεί στην ανακάλυψη του κυβικού νιτριδίου του βορίου, CBN. Αυτή η σκληρή ως διαμάντια ένωση χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή άλλων λειαντικών, καθώς μπορεί κυριολεκτικά να αλέσει σκληρούς χάλυβες σε σκόνη.
Φυσικά, όλες αυτές οι λειαντικές ουσίες, εκτός από όλες τις υπέροχες ιδιότητές τους, έχουν ένα τεράστιο μειονέκτημα - το κόστος. Πρόσφατη εξαίρεση αποτελεί το λειαντικό Abral, που συντίθεται από την ευρωπαϊκή εταιρεία Pechiney. Αυτή η εταιρεία έχει αναπτύξει ένα είδος «υποκατάστατου διαμαντιών», το οποίο, ενώ δεν είναι κατώτερο από αυτά σε σκληρότητα, κερδίζει σημαντικά σε τιμή.
Αλλά δεν ήταν μόνο τα ίδια τα λειαντικά που οδήγησαν τη βιομηχανία μπροστά. Μεγάλη σημασία είχαν τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ως βάση για την εφαρμογή τους. Συγκεκριμένα, όταν δημιουργήθηκε ο Βακελίτης, κατέστη δυνατή η παραγωγή ελαφρύτερων αλλά πιο ανθεκτικών τροχών λείανσης. Τρίβονταν πιο ομοιόμορφα και τα λειαντικά ήταν καλύτερα κατανεμημένα στον εσωτερικό τους όγκο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα σημαντικά καλύτερο χειρισμό υλικού.
Γυαλόχαρτο
Τα δέρματα σμύριδας χρησιμοποιούν τεχνητά και φυσικά υφάσματα, μεμβράνες και ακόμη και απλό χαρτί ενισχυμένο με υφαντές ίνες ως βάση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το «γυαλόχαρτο» λαμβάνεται με εμποτισμό ενός υφάσματος με διάλυμα που βασίζεται σε φαινολικές ρητίνες ή νερό (με την προσθήκη φυσικά λειαντικών). Μπορεί επίσης να ληφθεί ένα λειαντικό σφουγγάρι. Τέτοια εργαλεία είναι ευρέως γνωστά σχεδόν σε όλους, τα συναντάμε συνεχώς καικαθημερινά.
Έχουμε περιγράψει πολλές εφαρμογές αυτών των υλικών. Γεγονός όμως είναι ότι ο μέσος άνθρωπος δεν τα συναντά καθόλου στη ζωή του τα περισσότερα από αυτά. Έτσι, πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν για τις πέτρες, τις πέτρες ή το ίδιο γυαλόχαρτο, κάποιος χρησιμοποίησε ένα λειαντικό πλέγμα. Αλλά λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν τους συγκεκριμένους τύπους ουσιών που χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, από κατασκευαστές ρουλεμάν ή μαχαιριών υψηλής ποιότητας από εξαιρετικά σκληρούς χάλυβες. Τα τελευταία, παρεμπιπτόντως, είναι σχεδόν αδύνατο να ακονιστούν στο σπίτι. Τα "ακονιστήρια" για αυτούς χρειάζονται πολύ ειδικά.
Ποιες εφαρμογές είναι κατάλληλες για αυτό ή εκείνο το λειαντικό;
Για συγκεκριμένες ανάγκες χρειάζονται υπερλειαντικά, τα οποία έχουμε ήδη αναφέρει εν συντομία παραπάνω. Παρουσιάζονται επίσης με τη μορφή σμυριδόδερμων, λειαντικών πινέλων, δίσκων και κύκλων. Έτσι, στην παραγωγή μαχαιριών από τυπικές ποιότητες χάλυβα, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν οξείδιο αλουμινίου και καρβίδιο του πυριτίου. Η μαζική παραγωγή, από την άλλη πλευρά, απαιτεί συνήθως πιο εκτεταμένη χρήση μηχανών αμμοβολής: ανοξείδωτο χάλυβα, ρουλεμάν και μαζική επεξεργασία ιδιαίτερα σκληρών ξύλων. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, οι βιομήχανοι παραμένουν πιστοί στο «παλιό καλό» οξείδιο του αλουμινίου. Αυτή η λειαντική σκόνη είναι φθηνή αλλά πολύ αποτελεσματική.
Επιτέλους
Τα λειαντικά, άμεσα ή έμμεσα, παίζουν ρόλο στην παραγωγή σχεδόν όλων με τα οποία ασχολούνται οι άνθρωποι σε καθημερινή βάση. Ειδικότερα, χωρίς αυτά, είναι αδύνατο να δημιουργηθούν θήκες από ανοδιωμένο αλουμίνιο, οι οποίεςτόσο δημοφιλής στους λάτρεις των προϊόντων "μήλων". Μην ξεχνάτε ότι ένας απλός λειαντικός «μύλος» πέτρας ή ακόμα και συνηθισμένο γυαλόχαρτο είναι καρπός της δραστηριότητας πολλών γενεών επιστημόνων και τεχνιτών που έχουν συλλέξει και συστηματοποιήσει τις γνώσεις τους όλα αυτά τα χρόνια.
Εταιρείες που παράγουν διάφορους τύπους λειαντικών, τροχών λείανσης και σμυριδόδερμα, χρησιμοποιούν τη θεωρητική γνώση που υπάρχει σε πολλές συναφείς βιομηχανίες. Καθοδηγούνται από τα δεδομένα που αποκτήθηκαν κατά τη μελέτη της κεραμικής, την ευρεία πρακτική της εφαρμοσμένης χημείας, της φυσικής και της μεταλλουργίας. Τα λειαντικά θα είναι πάντα χρήσιμα, αποτελούν βασικό χαρακτηριστικό του σύγχρονου κύκλου παραγωγής πολλών επιχειρήσεων.
