Mis on superabrasiivid?

Terminit superabrasiivid kasutati USA-s General Electricu (GE) Company poolt 1970. aastatel välja töötatud polükristallilise teemant (PCD) materjalil põhinevate lõiketööriistade uute võimaluste kirjeldamiseks. Need väga kõvad, rabedad ühendid täiustasid saadaolevaid lihvimis- ja lõiketööriistu, kuigi nende õigeks kasutamiseks oli vaja uusi tehnikaid. Materjalid on nii kõvad, et nendest ühenditest valmistatud lõikeriistade vormimiseks saab kasutada ainult teemantlõikekettaid.

Et üks materjal saaks teist poleerida, peab esimene materjal olema teisest kõvem. Kõvadus on poolkvantitatiivne väärtus ja viitab materjali üldisele võimele vältida purunemist jõu rakendamisel. Kõvadus on tavaliselt seotud kasutamise vastupidavuse ja pika elueaga. Kriitilistes osades kasutatavad materjalid on muutunud kõvemaks ja kulumiskindlamaks, kuna metallisulamite ja bimetallkonstruktsioonide täiustamine on arenenud. Need osad tuleb töödelda vastavalt spetsifikatsioonidele, et need vastaksid suurimatele tolerantidele, sest ainult vormimisest ei piisa.

Kuna metallosad muutusid tugevamaks, töötati välja kõvemad lõiketööriistade materjalid, sealhulgas süsiniktööriista teras, kiirteras ja valatud sulamid. Kasutati ka keraamikapõhiseid materjale, nagu tsementeeritud karbiidid ja metallkeraamika. Superabrasiivide kasutuselevõtt avardas tööriistatootja valikuvõimalusi tohutult.

GE PCD superabrasiivid koosnevad mikronisuurusest – 3.3 × 10–6 jalga või 1 × 10–6 meetrit – teemantkihist, mis on ühendatud karbiidsubstraadiga. PCD on sünteetiline teemant, mis koosneb mitmest kristallist. Lihvimise ajal need kristallid purunevad ja jätavad poleerimise jätkamiseks rohkem teravaid servi. Katkiste osakeste puhtad servad puhastavad lihvimispinna kergemini, vältides pinna ummistumist. See isepuhastuv atribuut võimaldab lihvkettal töötada suurematel kiirustel, vähendab elektrilist koormust ja toodab vähem soojust.

Polükristalliline kuubikboornitriid (PCBN) on sarnane superabrasiivide klass, mis asendab teemantkristalle kuupmeetriliste boorikristallidega. PCD-d kasutatakse mitteraudmetallide (nt alumiinium ja vask) ning orgaaniliste materjalide (nt plastid, kummisegud ja puit) jaoks. PCBN-materjale kasutatakse mustade rakenduste jaoks, nagu hallmalm. Mõlemat tüüpi superabrasiivide puhul on toimivuse seisukohalt oluline ka vahend, mille abil aine aluspinnaga seotakse. Klaasitud side näib olevat paljudes rakendustes parem kui metalli või vaigu sidemed, millel on metalliga seotud ainete parem servaviimistlus ja vaiguainete agressiivne lõikamine.

Superabrasiivsete lõikeriistade kasutamiseks pidid tööriistatootjad õppima uusi tehnikaid. Varem edukad etteandekiiruste ja rataste kiiruste kombinatsioonid ei andnud kvaliteetseid tooteid. Selle tulemusena on lihvimiskutse välja töötanud uued masinad ja protsessid uute materjalidega töötamiseks.

PCD ja PCBN lõiketööriistu saab lihvida ainult kõvemate materjalidega. Ainuüksi teemantrattad suudavad lihvida superabrasiive. Nende ülikõvade materjalide tõhusaks lihvimiseks tuleb rataste teemanditüüp, kristalli suurus ja rabedus hoolikalt täpsustada.