بشریت هزاران سال است که در مورد مواد ساینده اطلاعات داشته است. مردم از سنگ و ماسه برای شکل دادن و تیز کردن چاقوها، نیزه ها و نوک پیکان ها و قلاب ماهی استفاده می کردند. اولین ماده ساینده ماسه سنگ بود که در آن نقش ماده فعال توسط کوچکترین دانه های کوارتز ایفا می شد. تا زمان کشف روشهای فرآوری فلز، این ماده ساینده امکان توسعه همه بشر را فراهم کرد، از آن زمان مردم به سادگی راه دیگری برای ساخت ابزار کار و سلاح نداشتند.
از نظر فیزیکی چیست
معمولا ساینده ها کانی های بسیار سختی هستند که در انتهای بالایی مقیاس سختی Mohs - از کوارتز تا الماس - قرار دارند. اما حتی مواد نرم نیز می توانند این عملکرد را انجام دهند. اسفنج ها، جوش شیرین و هسته های میوه را به درستی می توان ساینده نامید. ما روزانه با آنها روبرو می شویم و اهمیت آنها در زندگی روزمره انسان بسیار زیاد است.
در چه فرآیندهایی می توان از آنها استفاده کرد؟
مواد ساینده اغلب به این نام خوانده می شوند نه به دلیل خواص فیزیکی آن، بلکه به دلیل ویژگی های استفاده. چندین کلاس از این فرآیندها وجود دارد. به ویژه در دستگاه سندبلاست، بیشترین تعداد موادی را می توان استفاده کرد که در شرایط عادی خاصیت سایندگی مشخصی ندارند. این تجهیزات از جریان قدرتمندی از هوا یا آب استفاده می کند که در آن ذرات کوچک برخی از مواد با سرعت زیادی حرکت می کنند. در برخی موارد از توری ساینده استفاده می شود که نقش فیلتر خردکن را ایفا می کند.
دستگاه های سندبلاستبرای پولیش و تکمیل قطعات و محصولات نهایی استفاده می شود. در این مورد، تقریباً هر ماده ساینده ای را می توان گرفت: از پوسته مغزها و دانه های محصولات میوه، پوسته نرم تنان و سایر مواد آلی گرفته تا کوچکترین قطعات فولاد، سرباره، شیشه یا حتی جوش شیرین..
اجزای اصلی
ماسه کوارتز محبوب ترین ساینده برای سندبلاست پل ها و سایر سازه های فولادی است. در این صورت زنگ زدایی بسیار موثری اتفاق می افتد که دوام سازه های مهندسی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. این فرآیند به مواد ساینده با چگالی بالا نیاز دارد. به عنوان یک قاعده، تمیز کردن سازه های فلزی شامل استفاده از هوای فشرده است. به عنوان یک شتاب دهنده ذرات عمل می کند و هیچ اثر خورنده اضافی ندارد.
اما در برخی موارد می توان از آب نیز استفاده کرد. مخصوصاً هنگام تمیز کردن بتنسازه های. تقریباً تمام سازه های ساخته شده در منطقه ساحلی به طور دوره ای به آن نیاز دارند. واقعیت این است که یک لایه ضخیم از نمک و سایر ترکیبات تهاجمی در طول زمان روی سطح آنها رشد می کند. آب شیرین که قبلاً مواد مناسب (ساینده) به آن اضافه شده است، نه تنها آنها را از بتن حذف می کند، بلکه باعث ایجاد "شیرین زدایی" می شود. باز هم، این عمل به طور قابل توجهی عمر ساختمان ها را افزایش می دهد.
جلیش محصولات نهایی
پولیش مهمترین فرآیندی است که در آن ساینده ها تقاضای زیادی دارند. به عنوان یک قاعده، خمیرهای مخصوص یا دیسک های نرم و همچنین ترکیبات مبتنی بر رزین های مصنوعی برای تکمیل محصولات نهایی یا برخی از قطعات استفاده می شود. حتی یک اسفنج ساینده ساده نیز مورد تقاضا است. اکسید سریم، الماس، کوارتز، اکسید آهن و اکسیدهای کروم رایج ترین ترکیبات امروزی هستند.
نواکولیت (سنگ سیلیسی متراکم) نیز ماده اولیه خوبی برای تولید مواد پولیش است. اکسید سریم رایج ترین ماده معدنی مورد استفاده برای صیقل دادن شیشه است. این ترکیب آن را خراش نمی دهد، اما لطافت و درخشندگی خاصی به آن می بخشد. با این حال، در سال های اخیر، کاربید سیلیکون و الماس مصنوعی بیشتر برای این منظور استفاده شده است. بر اساس آنها، یک کمربند ساینده گران قیمت و موثر تولید می شود. برای پردازش مواد به خصوص "دمدمی مزاج" بسیار مناسب است.
استفاده از میدان های مغناطیسی
در سالهای اخیر، بیشتر و بیشتر در صنعت شروع به تمرین فرآیند تیز کردن ساینده می کنند. این از آب استفاده نمی کند.تحت فشار و هوای فشرده نیست: کوچکترین ذرات ساینده در یک میدان مغناطیسی قدرتمند شناور می شوند که "چرخ سنگ زنی" را تشکیل می دهد. این روش در مهندسی دقیق مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا می توان از آن برای صیقل دادن یا تیز کردن قطعاتی استفاده کرد که معمولاً پردازش آنها بسیار گران و/یا زمان بر است. به عنوان یک ساینده، بیشتر از ترکیبات آلومینیوم با فلزاتی که این خاصیت را دارند استفاده می شود.
روشهای صیقل مغناطیسی
در روش پولیش رئولوژیکی، از ابزار ساینده "فیزیکی" به هیچ وجه استفاده نمی شود. مواد با مایعاتی مخلوط می شوند که در ضخامت آنها تحت تأثیر میدان های الکتریکی حرکت می کنند. این روش بسیار شبیه به روشی است که در بالا توضیح داده شد و همچنین در برخی از قطعات در مهندسی دقیق و صنایع مشابه استفاده می شود.
به طور کلی، در سال های اخیر، ساینده های از پیش مخلوط شده با مایعات یا رزین های مصنوعی به طور فزاینده ای در تولید استفاده می شوند. یک مثال خوب خمیر ساینده خیس شده GOI بر پایه اکسید کروم است. برای مدت طولانی شناخته شده است، اما تنها در سال های اخیر مورد توجه ویژه قرار گرفته است. دلیل آن ساده است - هزینه کم این ترکیب و کارایی بالای آن در پرداخت. علاوه بر این، خمیر ساینده به آرامی روی مواد فرآوری شده بدون خراشیدگی یا آسیب رساندن به آن عمل می کند.
چرخ های ساینده برای آسیاب های زاویه ای ("سنگ زن")
آنها نه تنها برای پولیش استفاده می شوند. ساینده ها همچنین می توانند مواد به خصوص سخت را برش دهند. برای این کار از چرخ های نازک سنگ زنی که بر پایه اکسید آلومینیوم و فنول ساخته شده اند استفاده کنید.زمین ها در موارد نادر از دیسک ساینده فلزی استفاده می شود. چنین ابزارهایی به ویژه در استخراج سنگ مرمر در معادن ضروری هستند. واقعیت این است که این ماده معدنی بسیار متراکم است، برش آن با اره های معمولی دشوار است.
همانطور که قبلاً گفتیم برای اره کردن از اکسید آلومینیوم، کاربید سیلیکون، الماس مصنوعی و کاربید بور استفاده می شود. می توان از آنها برای ساخت یک دیسک ساینده استفاده کرد، همچنین از آنها برای تشکیل اره های مخصوص برای مواد بادوام استفاده می شود.
ابزارهای اصلی مورد استفاده برای صنعت
بنابراین، این ترکیبات برای تیز کردن، صیقل دادن، برش مواد ضروری هستند. صنعت مدرن اغلب از یک ابزار ساینده با منشاء مصنوعی استفاده می کند. دلیل این امر هزینه نسبتا پایین مواد مصنوعی است. ترکیبات با منشاء طبیعی بسیار گران تر هستند. اینها شامل اکسید آلومینیوم است که بارها به آن اشاره کرده ایم و همچنین کاربید سیلیکون، دی اکسید زیرکونیوم و به اصطلاح سوپرساینده ها (الماس یا نیترید بور).
استثناها نادر هستند و عمدتاً با کوراندوم نشان داده می شوند. این بسیار گران است و استفاده از آن در تولید بسیار محدود است. حتی در موارد نادرتر، از الماس های طبیعی استفاده می شود که به دلیل اندازه بسیار کوچک یا نقص ساختاری برای برش مناسب نیستند.
تکامل ساینده های صنعتی
تاریخچه ساینده های صنعتی برای چرخ های آسیاب با مواد معدنی طبیعی - کوارتز و سیلیکون و همچنین کوراندوم آغاز شد. به هر حال، این دومی برای اولین بار بود که نام "امری" را دریافت کرد. اولین بار بودساینده رد مواد معدنی طبیعی در نیمه اول قرن بیستم آغاز شد و تقریباً تا پایان آن به طور کامل تکمیل شد. و نکته اینجا فقط هزینه بالای مواد طبیعی نبود. واقعیت این است که همه آنها دارای ویژگی های کاملاً تعریف شده ای هستند که به هیچ وجه قابل تغییر نیستند. ساینده های مصنوعی که تحت شرایط خاصی ایجاد می شوند، می توانند کاملاً متفاوت باشند و برای حل برخی از کارهای غیر معمول مناسب تر باشند.
برای مثال، از طریق فناوری های جدید، می توان ترکیبی با شکل ذرات شبیه تراشه ایجاد کرد. این ماده برای اعمال چرخ های پولیش روی سطح ایده آل است. علاوه بر این، می توان با ترکیب، به عنوان مثال، اکسید تیتانیوم با ترکیبات آلومینیوم، مواد کاملا جدیدی ایجاد کرد. این ساینده ها برای سطوح مخصوصا سخت ایده آل هستند.
"دستیابی به موفقیت ساینده" در صنعت چه زمانی اتفاق افتاد؟
تولید مدرن ساینده ها، از جمله تولید چرخ های آسیاب و پوست سنباده، به دلیل انبوه علائم تجاری و ثبت اختراع که در بسیاری از موارد همان محصول را توصیف می کنند، دشوار است. راه حل چنین برخوردهایی ساده است - به دلیل کوچکترین تفاوت در ترکیب شیمیایی، می توانید یک علامت تجاری جدید ثبت کنید. اما اساس ساینده های مصنوعی چیست و چه زمانی صنعت فرصت استفاده از آنها در مقیاس انبوه را پیدا کرد؟
یک رویداد واقعاً مهم، کشف کاربید سیلیکون بود، یک ماده معدنی که در طبیعت یافت نمی شود. ایجاد آلومینا مصنوعی در دهه 1890 تنها آغاز تحقیقات در این زمینه را تحریک کرد. تا پایان دهه 1920آلومینا مصنوعی، کاربید سیلیکون، گارنت و کوراندوم ساینده‌های صنعتی اصلی بودند.
اما موفقیت واقعی در سال 1938 رخ داد. پس از آن بود که بدست آوردن اکسید آلومینیوم خالص از نظر شیمیایی امکان پذیر شد که بلافاصله بیشترین کاربرد را در مهندسی مکانیک پیدا کرد. به زودی مشخص شد که مخلوط زیرکونیا و آلومینا برای کارهای برشکاری در فلزات به ویژه سخت ایده آل است. این یک پودر ساینده واقعا منحصر به فرد است: عملکرد بالایی را حفظ می کند، اما نسبتاً ارزان است. امروزه نخل هنوز توسط اکسید آلومینیوم مصنوعی نگهداری می شود که ساختار ریز کریستالی اولیه مواد خام بوکسیت را حفظ کرده است. به طور خاص، Cubitron™ منحصر به فرد به این روش و همچنین ساینده های مبتنی بر سرامیک با نام تجاری SolGel™ ایجاد شد.
درباره "بهترین دوستان دختران"
الماس طبیعی قدیمی ترین سنگ ساینده است. در سال 1930 رایج شد. این دو دلیل داشت. اول اینکه تا آن سال حجم استخراج الماس بسیار ناچیز بود و از نظر فیزیکی نمی توانست نیازهای روزافزون صنعت را پوشش دهد. ثانیا، به دلیل احساس حاد جنگ قریب الوقوع، بسیاری از کشورها فوراً به دنبال راه هایی برای پردازش کاربید تنگستن با استفاده از ماشین آلات بودند. این ماده هنوز در تولید هسته‌های پرتابه‌های زره‌شکن استفاده می‌شود.
مشکل سختی غیرواقعی این ماده بود که پردازش ساینده به سادگی انجام نشد. مطالعه ای که در دهه 1960 توسط شرکت جنرال الکتریک انجام شدمنجر به توسعه الماس مصنوعی شد. در نهایت، تحقیقات در این زمینه منجر به کشف نیترید بور مکعبی، CBN می شود. این ترکیب سخت الماس به طور گسترده در ساخت سایر ساینده ها استفاده می شود، زیرا می تواند به معنای واقعی کلمه فولادهای سخت را به گرد و غبار خرد کند.
البته، همه این مواد ساینده، علاوه بر تمام خواص شگفت انگیزشان، یک ایراد بزرگ دارند - هزینه. یک استثنای اخیر، ساینده Abral است که توسط شرکت اروپایی Pechiney سنتز شده است. این شرکت نوعی "جایگزین الماس" ساخته است که اگرچه از نظر سختی کمتر از آنها نیست، اما به طور قابل توجهی برنده قیمت است.
اما این فقط خود ساینده ها نبودند که صنعت را به جلو سوق دادند. مواد مورد استفاده به عنوان مبنای کاربرد آنها از اهمیت زیادی برخوردار بودند. به ویژه، زمانی که باکلیت ایجاد شد، امکان تولید چرخ های سنگ زنی سبک تر و بادوام تر فراهم شد. آنها به طور یکنواخت تر آسیاب می شدند و ساینده ها در حجم داخلی آنها بهتر توزیع می شدند. این منجر به حمل مواد به طور قابل توجهی بهتر شد.
کاغذ سمباده
پوست سنباده از پارچه های مصنوعی و طبیعی، فیلم ها و حتی کاغذهای ساده تقویت شده با الیاف بافته شده به عنوان پایه استفاده می کند. در برخی موارد، "کاغذ سنباده" را با آغشته کردن پارچه به محلولی بر پایه رزین های فنلی یا آب (البته با افزودن مواد ساینده) به دست می آورند. یک اسفنج ساینده نیز می توان به دست آورد. چنین ابزارهایی تقریباً برای همه شناخته شده است، ما دائماً با آنها روبرو می شویم وروزانه.
ما کاربردهای بسیاری از این مواد را شرح داده ایم. اما واقعیت این است که یک فرد معمولی به هیچ وجه در زندگی خود با اکثر آنها مواجه نمی شود. بنابراین، بسیاری از مردم در مورد سنگ های آسیاب، سنگ آهن یا همان کاغذ سنباده می دانند، شخصی از مش ساینده استفاده کرده است. اما تعداد کمی از مردم انواع خاصی از مواد را می شناسند که به عنوان مثال توسط سازندگان بلبرینگ یا چاقوهای باکیفیت ساخته شده از فولادهای فوق سخت استفاده می شود. به هر حال، تیز کردن دومی در خانه تقریبا غیرممکن است. "تیز کننده ها" برای آنها نیاز بسیار خاصی دارد.
کدام کاربردها برای این یا آن ساینده مناسب هستند؟
برای نیازهای خاص، سوپر ساینده ها مورد نیاز است که قبلاً در بالا به طور خلاصه به آن اشاره کردیم. آنها همچنین به شکل پوست سنباده، برس های ساینده، دیسک و دایره ارائه می شوند. بنابراین، در تولید چاقو از گریدهای فولادی استاندارد، سازندگان از اکسید آلومینیوم و کاربید سیلیکون استفاده می کنند. از سوی دیگر، تولید انبوه معمولاً مستلزم استفاده گسترده‌تر از ماشین‌های سندبلاست: فولاد ضد زنگ، بلبرینگ‌ها و پردازش انبوه چوب‌های سخت است. با این حال، در بیشتر موارد، صنعتگران به اکسید آلومینیوم "قدیمی" وفادار می مانند. این پودر ساینده ارزان و در عین حال بسیار موثر است.
در نهایت
ساینده ها، به طور مستقیم یا غیرمستقیم، تقریباً در تولید هر چیزی که مردم روزانه با آن سر و کار دارند، نقش دارند. به ویژه، بدون آنها، غیرممکن است که موارد ساخته شده از آلومینیوم آنودایز شده ایجاد شود، کهبسیار محبوب در میان طرفداران محصولات "سیب". فراموش نکنید که یک سنگ ساینده ساده و یا حتی کاغذ سنباده معمولی ثمره فعالیت نسل های زیادی از دانشمندان و صنعتگران است که دانش خود را در طول سالیان متمادی جمع آوری و نظام مند کرده اند.
شرکت های تولید کننده انواع ساینده ها، چرخ های آسیاب و پوست سنباده از دانش نظری موجود در بسیاری از صنایع مرتبط استفاده می کنند. آنها با داده های به دست آمده در طول مطالعه سرامیک، به طور گسترده شیمی کاربردی، فیزیک و متالورژی هدایت می شوند. ساینده ها همیشه مفید خواهند بود، آنها یکی از ویژگی های کلیدی چرخه تولید مدرن بسیاری از شرکت ها هستند.
