Производство связок для алмазного инструмента

1. Что такое концентрация алмазов в бруске?

Концентрация — это показатель количества алмазных зерен (карат) в связке. При повышенной концентрации улучшается абразивная способность бруска. Чем выше процент концентрации — тем быстрее работает брусок, тем меньше тратится времени на заточку, тем меньше расходуется абразив. Чем ниже процент концентрации — тем медленнее работает брусок, но при этом он работает мягче. Именно концентрация алмаза в порошке, является важнейшим фактором производительности алмазного бруска. При этом важно отметить, что для увеличения жесткости связки, помимо алмазного порошка в нее могут добавляться и дополнительные абразивные шлифпорошки, например карбид бора, которые также оказывают влияние на качество работы бруска.

По определению, концентрация алмазного порошка – это весовое содержание алмазов в единице объема алмазного слоя. Единицей веса алмаза является карат, 1 карат (crt) равен 0,2 граммам. Стандартные алмазные бруски имеют относительную концентрацию в 25%, 50%, 75% и 100% алмазного порошка.

Содержание алмазного порошка измеряется, как в весовых характеристиках, так и в объемных.

Весовое содержание алмазов в алмазоносном слое (crtсм3):

Объемное содержание алмазов в алмазоносном слое (%):

2. Какие виды связок бывают в алмазных брусках?

Алмазоносный слой бруска включает в себя зерна промышленных алмазов, специальную связку и в некоторых случаях наполнитель. Связка — это вещество, которое соединяет зерна абразива, от связки зависит эффективность и долговечность работы бруска для заточки. Наполнители (в органических связках) формируют физические, химические и механические свойства алмазосодержащего слоя: его прочность, стойкость к температурным перепадам, износоустойчивость, скорость расхода зерна и т. д. Более того, они служат хорошей базой для алмазов, надежно удерживают их в своей толще. Зернистость наполнителя выбирается таким образом, чтобы он минимально влиял на процесс заточки, а основная работа производилась алмазным порошком.

Существуют три основных вида связок для алмазного абразива:

1) Гальваническая связка
(алмазные пластины «Blitz», алмазные бруски с трехслойным напылением). 

Гальваническая связка представляет такой способ нанесения, при котором к покрываемой основе прикрепляют алмазные частицы и осаждают из электролита слой металлической связки, охватывающей и закрепляющей алмазные зерна. Гальваническая связка характеризуется тем, что она удерживает алмазные зерна только за счет механических сил сцепления, поэтому зерна должны быть внедрены в связку на высоту не менее 65-70% размера зерна. Металлом, надежно удерживающим абразивное зерно на стальном корпусе, является никель. Алмазные пластины на гальванической связке обеспечивают интенсивный съем металла и могут использоваться для режущей кромки ножа, имеющей существенные повреждения (сколы, замины и т.п). Работают заметно агрессивнее брусков на органической и металлической связках с аналогичным размером зерна. Это достигается за счет выступающих алмазных зерен, в то время как в металлической и органической связке алмазные зерна утоплены в связующее вещество и перемешаны с ним. Концентрация размеров зерна в слое 100%. В то же время необходимо отметить, что по длительности работы такие бруски будут уступать брускам на других связках из-за тонкого слоя напыления, которое активно стирается в процессе заточки. Для продления срока службы применяется напыление в два или три слоя, которое также позволяет работать быстрее и дольше. Также важно учитывать, что при работе такими алмазами по мягким сталям, твердостью до 58 HRC, этот тип брусков вырабатывается быстрее, чем при работе по сталям с высокой твердостью. Пластины на гальванической связке не требуют подготовки к работе (выравнивания, «взбадривания» и т.п.). В целом они представляют из себя эффективные и недорогие решения для быстрой заточки.

2) Металлическая связка (эльборовые бруски)

Представляет из себя твердую связку, с высокой производительностью съема металла. Она не имеет наполнителя, состоит из металлов и алмазов, перемешанных в слое. Абразивные материалы на этой связке обычно обозначаются буквой М и имеют светло-серый оттенок. Связка М2-01
применяется для изготовления алмазного инструмента, рекомендуемого для шлифования твердосплавных изделий, твердосплавного многолезвийного инструмента и его заточки. Структура связки М2-01 представляет из себя систему, в которой твердый раствор олова находится в меди (медно-оловянная связка)

3) Органическая связка (Веневские алмазные бруски, в том числе Премиум)

Основное преимущество органической связки перед металлической в том, что она обладает более вязкой структурой, а значит легче обрабатывается (например, вручную при выравнивании и вскрытии порошком карбида кремния), лучше обновляется и не так быстро засаливается. Основное преимущество органической связки перед гальванической в том, что алмаз наносится не тонким слоем на поверхность связки, а находится по всей ее толщине. Так же органическая связка обладает большей пластичностью и вязкостью, а значит алмаз на такой связке выкрашивается меньше, чем, на гальванической и как следствие, алмазный брусок на органической связке, служит значительно дольше. Это связка с самой высокой износостойкостью. 

Связка В1-10, изготовлена из пульвербакелита (фенолформальдегида), с содержанием карбида бора и меди, поэтому имеет красноватый цвет. Предназначена для: обработки твердых сплавов различных марок; заточки и доводки быстрорежущих сталей и сверхтвердых материалов, чистового шлифования закаленных сталей.

Связка В2-01 изготовлена из жидкого бакелита (фенолформальдегида), с содержанием железа. Предназначена для чистового и доводочного шлифования твердого сплава.

Связка В2-01М является улучшенным вариантом В2-01, работает несколько мягче.

Связка OSB – является передовой технологией в производстве Веневского завода алмазного инструмента для брусков на органической связке. Это модернизированная связка, в основе которой лежит не шлифпорошок, а микропорошок марки АСМ, изготовленный из синтетических алмазов нормальной абразивной способности. Отличие связки OSB от других в том, что в ней не применяется карбид бора. Кроме того, абразивный слой на ней не спекается, а приклеивается к корпусу металлической пластины. Отсутствие лишних вкраплений других абразивов дает возможность делать более мягкую и тонкую работу. При этом концентрация алмазов в этих брусках равна 100%. Уже из коробки такой брусок готов к работе, он не требует выравнивания на карбиде кремния. OSB связка идеальна для твердых сталей на маленьких углах.

3. Что такое алмазные порошки и микропорошки?

Алмазные порошки (АС) — изготовлены из синтетических алмазов, помимо буквенного, они нумеруются и цифровым кодом, цифра обозначает — среднее арифметическое значение показателей прочности на сжатие всех зернистостей определенной марки, выраженное в ньютонах. Прочность синтетических алмазов на сжатие (статическая прочность) определяется нагрузкой, при которой разрушается единичный кристалл. Алмазные шлифпорошки марок АС4, АС15 и алмазный микропорошок АСМ, получают путем обогащения спеков (продуктов синтеза) самой низкопрочной марки синтетического алмаза, с последующим дроблением, рассевом и классификацией.

Шлифпорошок АС4 (Веневские алмазы) – размер зерен от 2500 до 40 мкм (микрометра). Изготовлен из синтетических алмазов, зерна которых представлены агрегатами и сростками. Имеет высокое качество рассева, содержание основной части алмазов со средним размером зерна составляет не менее 85%, мелких зерен не более 10% и крупных не более 5%. Это синтетический алмазный шлифпорошок прецизионного качества.

Шлифпорошок АС-15 (Трехслойные алмазные бруски)

Алмазный шлифпорошок изготовленный из синтетических алмазов. Зерна представлены агрегатами и сростками, а также удлиненными кристаллами с коэффициентом формы зерен от 1,3 до 3,0. Содержание зерен среднего размера 70%, крупных — не более 15%. Предназначен для изготовления инструментов на органических, металлических, керамических связках, применяемых при обработке твердого сплава, керамики, стекла и других хрупких материалов.

АСМ (Веневские алмазы) — микропорошок марки АСМ, изготовленный из синтетических алмазов нормальной абразивной способности. Входит в бруски «Веневского алмазного завода». Размер зерен микропорошка — от 60 до 1 мкм (микрометра).

Микропорошки получают методами статической или центробежной седиментации из мелкого продукта, остающегося после изготовления шлифпорошков типа АС. Свойства микропорошков различных марок обеспечиваются технологическим процессом их получения. Массовая доля примесей в виде растворимых компонентов в шлифпорошках из синтетических алмазов не должна превышать 1%.