Rodzaje i wybór materiałów ściernych

1. Podstawowe zasady prac wygładzających

Realizując konkretny proces obróbki materiału, zazwyczaj na końcu dokonujemy wygładzania powierzchni. Możemy czynność tę wykonać samodzielnie, mając odpowiednią wiedzę, narzędzia oraz materiały ścierne. Na wstępie trzeba określić, z jakim materiałem będziemy mieli do czynienia, czyli jakiego typu powierzchnie będziemy poddawali obróbce.

Podstawową zasadą jest to, że powierzchnie relatywnie miękkie (drewno, niektóre tworzywa sztuczne, miękkie metale) wygładzamy, szlifując lub polerując ściernicami twardymi, natomiast materiały twarde (stal, szkło, kamienie) – ściernicami miękkimi.

Ściernice twarde na ogół stosujemy do szlifowania profilowego i zgrubnego materiałów stosunkowo miękkich, a także do szlifowania na mokro, czyli z zastosowaniem chłodziwa.

Ściernice miękkie stosujemy do przedmiotów twardszych, o dużych powierzchniach lub też powierzchniach niejednolitych (przerywanych, nieciągłych), a także tam, gdzie nie jest wskazane wydzielanie się większych ilości ciepła podczas wygładzającego tarcia.

Znany jest także nieco inny podział ściernic: ściernice supertwarde, twarde oraz polerujące, czyli doprowadzające do najwyższego stopnia gładkości (z najdrobniejszym ziarnem).

2. Ziarna, jako podstawa materiałów ściernych

Podstawą stworzenia materiału ściernego są odpowiednie ziarna. Mogą one być minerałem naturalnym lub materiałem otrzymywanym chemicznie. Substancje tego typ po rozdrobnieniu mają zdolności szlifujące. Stanowią one swoiste ostrze skrawające, a do uzyskania formy odpowiedniej do praktycznego zastosowania, ziarna zespalane są odpowiednim spoiwem.

Głównym źródłem ziaren naturalnych w materiałach ściernych są:

- korund, oznaczany AN, o wzorze chemicznym Al2O3,
- diament (oznaczany D),
- kwarc (K),
- szmergiel (Sz),
- krzemień (KM).

Materiałami otrzymywanymi (lub wzbogacanymi) drogą chemiczną, stosowanymi jako ziarna w materiałach ściernych najczęściej są:

- węglik krzemu zwany karborundem (SiC), stosowany np. do wygładzania szkła, kamienia, tworzyw sztucznych, a także gumy i lakieru,
- elektrokorund (A) zwykły lub półszklany, dość powszechnie stosowany np. do obróbki drewna, stali, metali kolorowych,
- sztuczny diament (SD),
- węglik boru (Bc),
- borazon (BN) tj. azotek boru,

- inne nowoczesne ziarna ścierne np. Norzon, odporne na temperaturę, wytrzymałe, długo zachowujące ostrość krawędzi i wierzchołków.

Z uwagi na dostępność, możliwości produkcyjne, ceny oraz szanse doskonalenia właściwości – znacznie częściej w materiałach ściernych stosuje się ziarna sztuczne.

3. Spoiwa w materiałach ściernych

Przy produkcji ściernic niezbędne jest użycie spoiwa, które może trwale związać ziarna ścierne z materiałem stanowiącym podłoże. Materiałami podkładowymi są najczęściej papier lub tkanina o odpowiedniej gramaturze i elastyczności. Najpowszechniejsze rodzaje (i oznaczenia) spoiw ściernych to spoiwa:

- silikatowe (S),
- ceramiczne (C),
- magnezytowe (M),
- bakelitowe (B),
- gumowe (G),
- szelakowe (Sz).

Spoiwa nieco lżejsze, klejowe – mogą być wystarczające jedynie do obróbki ręcznej. Przy maszynowym wygładzaniu niezbędne staje się użycie żywic syntetycznych w materiałach ściernych. Żywice pozwalają mocniej utrzymać ziarna na podłożu, zmniejszają wykruszanie się. Wciąż prowadzone są prace nad coraz lepszymi właściwościami, technologiami i składem spoiw.

4. Rodzaje i forma materiałów ściernych

Materiały ścierne przybierają bardzo różną postać, w tym np.:

- pilników,
- innych elementów ściernych np. klocków, walców, rolek,
- dysków, tarcz, ostrzy,
- papierów, w odmianie zwykłej i wodoodpornej,
- taśm, krążków,
- pasów bezkońcowych,
- siatek lub płócien ściernych,
- gąbek ściernych i polerskich,
- past ściernych,
- włókniny,
- proszków ściernych.

Materiały ścierne mogą być stosowane zarówno do obróbki ręcznej, jak i przy użyciu elektronarzędzi, takich jak wiertarki, szlifierki lub polerki. Przy intensywnej obróbce mechanicznej potrzebne są materiały ścierne bardziej zwarte, chętnie stosowane są wówczas np. spoiwa ceramiczne.

5. Grubość ziaren

Materiały ścierne oznaczane są numerami, które określają grubość ziaren. Zasadą jest, że im wyższy jest numer – tym ziarna materiału ściernego są drobniejsze.

Gęstość ziaren (numer materiału ściernego) dobieramy w zależności od:

- rodzaju obróbki – tzn. zależnie od tego, czy będzie ona zgrubna, czy wykańczająca,

- od stopnia gładkości powierzchni, który chcemy uzyskać w efekcie końcowym.

Przy obróbce wykańczającej najskuteczniejsze jest stosowanie gradacji granulacji. Warto zaczynać od ziaren stosunkowo dużych, potem przechodzić do stosowania ziaren coraz mniejszych. Zaleca się działanie stopniowe z zachowaniem kolejnych etapów. Wygładzanie powierzchni powinno być przeprowadzane ostrożnie, bez pomijania zalecanych gęstości przejściowych. Ominięcie pewnego etapu granulacji może spowodować problemy z usunięciem rys po poprzedniej granulacji.

6. Papier ścierny

Do najpowszechniej stosowanych obecnie materiałów ściernych należy papier ścierny. Przeznaczony jest on zwłaszcza do obróbki przedmiotów z metalu, drewna lub tworzyw sztucznych. Jako ziarno ścierne w papierze najczęściej występuje naturalny korund (oznaczany AN lub chemicznie Al2O3) albo sztuczny karborund (SiC, chemicznie – węglik krzemu).

Papier ścierny na rynku występuje w różnych postaciach (formach), w tym np.:

- w arkuszach A4, o zróżnicowanym uziarnieniu, znajduje szerokie zastosowanie do obróbki ręcznej, także przy użyciu maszyn ręcznych, przeznaczony jest do szlifowania na sucho, ale także na mokro przy odpowiednim wodoodpornym wykończeniu,

- w rolkach, o różnej szerokości począwszy od 9,5 cm do 20 cm, najszersze rolki stosuje się np. do cyklinowania Sprzedawany jest na metry. W rolkach materiał ścierny może być nie tylko na podkładzie papierowym, ale także płóciennym, od spodu może mieć rzep,

- w taśmach o sporej grubości z ziarnami ściernymi z jednej strony,

- w wydaniu wodoodpornym – papier służyć może wówczas także do szlifowania i polerowania metalu na mokro; występuje zwykle z drobnym uziarnieniem (o numerach od 300 do powyżej 2500); papier ścierny zwilża się wodą lub naftą,

- papier w listkach o kształcie żelazka czy trójkąta do szlifierek oscylacyjnych, często z rzepem do mocowania, przydatny zwłaszcza przy wygładzaniu trudno dostępnych miejsc,

- krążki papieru ściernego na rzepie, stosowane przy współpracy z wiertarkami czy szlifierkami mimośrodowymi.

Bardzo istotne jest rozróżnienie grubości ziarna ściernego w papierze. Najogólniejszym jest podział na papier grubo- i drobnoziarnisty. Papiery posiadają oznaczenia liczbowe np. P 30, 60, 120 czy 360. Wyższe numery, zwłaszcza powyżej 300 do 2500 oraz więcej, oznaczają coraz drobniejsze ziarna. Informacje o liczbowych wskazaniach grubości ziaren (granulacji) zwykle umieszczane są na spodniej części arkusza papieru i (o czym powinniśmy pamiętać) przyjmują wartości tym większe, im bardziej drobne są ziarna.

Przykładowo, ręczne szlifowanie drewna można zacząć papierem o granulacji P60, następnie zastosować P 100, a ostatecznie wykończyć P 120. To, co będzie wystarczające dla miękkiego surowca, jakim jest drewno, zupełnie nie sprawdzi się w przypadku obróbki np. stali. Do twardego materiału potrzeba będzie znacznie wyższej gradacji oraz wyższych granulacji dla ostatecznego wygładzenia.

 Akcesoriami potrzebnymi do praktycznego użycia papieru ściernego będą np.:

- klocki do nakładania na nie papieru,

- pace, na których przy uchwytach mocuje się odpowiednio przycięty papier, płótno czy siatki ścierne,

- tarcze do wiertarki czy innego elektronarzędzia, gdzie mocuje się papier ścierny np. na rzep.

7. Materiały ścierne w narzędziach warsztatowych

W przydomowych warsztatach, poza prostą obróbką ręczną możemy wykorzystać narzędzia, które znacznie zwiększą wydajność, zmniejszą czasochłonność i uciążliwość prac wygładzających. Do takich przykładowo zaliczymy:

- Szlifierki na pasy bezkońcowe, nadają się do obróbki zgrubnej, należy przy nich dobrze kontrolować docisk, nie przeciążać i nie przegrzewać urządzeń i obrabianych powierzchni. Dobrze wygładzają drewno, metale, skutecznie usuwają farby i lakiery,

- Szlifierki z krążkami fibrowymi, wyposażone w specjalny dysk wsporczy, usuwają wady powierzchni metalowych (zwłaszcza krążki o wyższych granulacjach), czy spawy,

- Szlifierki oscylacyjne z krążkami i arkuszami ściernymi mogą być stosowane do obróbki zgrubnej oraz wykończeniowej drewna, metali, tworzyw sztucznych lub lakierów.

- Ściernice listkowe z płótna ściernego o różnej granulacji, umieszczone na trzpieniu, przy współpracy z elektronarzędziami pozwalają na efektywną obróbkę zgrubną, a także wykończeniową wielu materiałów (w tym surowego drewna, metali, farb i lakierów).

 - Szlifierki z tarczami ceramicznymi, potrafią bardzo szybko i efektywnie wykonywać wszelkie, nawet duże prace ścierające.

 - Szlifierki z tarczami, które potrafią nie tylko wygładzać ale także ciąć. Tarcze do cięcia mają mniejszą grubość (1 do 3 mm), do szlifowania większą – około 6 mm. Dobre tarcze służą do obróbki stali szlachetnej, kamienia, metali nieżelaznych, usuwają także rdzę, wyrównują spawy. Najbardziej wytrzymałe, ale i najdroższe są tarcze diamentowe, które tną i szlifują cegły, kostkę brukową lub ceramikę.

 

Data publikacji: 27.02.2016