عرفت الإنسانية عن المواد الكاشطة لآلاف السنين. استخدم الناس الحجارة والرمل لتشكيل وشحذ السكاكين والحراب ورؤوس الأسهم والخطافات. كانت المادة الكاشطة الأولى هي الحجر الرملي ، حيث لعبت أصغر حبيبات الكوارتز دور المادة الفعالة. حتى اكتشاف طرق معالجة المعادن ، جعلت هذه المادة الكاشطة من الممكن تطوير البشرية جمعاء ، ومنذ ذلك الحين لم يكن لدى الناس طرق أخرى لصنع أدوات للعمل والأسلحة.
ما هو من وجهة نظر مادية
عادة ، المواد الكاشطة هي معادن شديدة الصلابة توجد في الطرف العلوي من مقياس صلابة موس - من الكوارتز إلى الماس. ولكن حتى المواد اللينة يمكنها أداء هذه الوظيفة. يمكن تسمية الإسفنج وصودا الخبز وحفر الفاكهة بالمواد الكاشطة. نلتقي بهم يومياً ، وأهميتهم في الحياة اليومية للإنسان عظيمة.
ما هي العمليات التي يمكن استخدامها فيها؟
غالبًا ما تسمى المواد الكاشطة بذلك ليس بسبب خصائصها الفيزيائية ، ولكن بسبب ميزات الاستخدام. هناك عدة فئات من هذه العمليات. على وجه الخصوص ، في آلة السفع الرملي ، يمكن استخدام أكبر عدد من المواد ، والتي في ظل الظروف العادية لا تتمتع بخصائص كاشطة واضحة. يستخدم هذا الجهاز تيارًا قويًا من الهواء أو الماء ، حيث تتحرك الجزيئات الصغيرة لبعض المواد بسرعة كبيرة. في بعض الحالات ، يتم استخدام شبكة كاشطة ، والتي تلعب دور مرشح المروحية.
تستخدم آلات السفع الرملي لتلميع وتشطيب الأجزاء والمنتجات النهائية. في هذه الحالة ، يمكن تقريبًا أخذ أي مادة كاشطة: من قشور المكسرات وبذور محاصيل الفاكهة ، وقشور الرخويات والمواد العضوية الأخرى إلى أصغر قطع الفولاذ أو الخبث أو الزجاج أو حتى صودا الخبز.
المكونات الرئيسية
رمل الكوارتز هو أكثر المواد الكاشطة شيوعًا لجسور السفع الرملي والهياكل الفولاذية الأخرى. في هذه الحالة ، يتم إزالة الصدأ بشكل فعال للغاية ، مما يزيد بشكل كبير من متانة الهياكل الهندسية. تتطلب هذه العملية مواد كاشطة عالية الكثافة. كقاعدة عامة ، يتضمن تنظيف الهياكل المعدنية استخدام الهواء المضغوط. يعمل كمسرع للجسيمات وليس له تأثير تآكل إضافي.
ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يمكن أيضًا استخدام الماء. خاصة عند تنظيف الخرسانةالهياكل. تحتاج جميع الهياكل التي تم بناؤها في المنطقة الساحلية تقريبًا بشكل دوري. الحقيقة هي أن طبقة سميكة من الملح والمركبات العدوانية الأخرى تنمو على سطحها بمرور الوقت. المياه العذبة ، التي أضيفت إليها المادة المناسبة (المواد الكاشطة) سابقًا ، لا تزيلها من الخرسانة فحسب ، بل تنتج أيضًا "تحلية". مرة أخرى ، هذا الإجراء يزيد بشكل كبير من عمر المباني.
تلميع المنتجات النهائية
التلميع هو أهم عملية تتطلب فيها المواد الكاشطة بشدة. كقاعدة عامة ، تُستخدم المعاجين الخاصة أو الأقراص اللينة ، وكذلك المركبات القائمة على الراتنجات الاصطناعية ، لإتقان المنتجات النهائية أو بعض الأجزاء. حتى الإسفنجة الكاشطة البسيطة مطلوبة. أكسيد السيريوم والماس والكوارتز وأكسيد الحديد وأكاسيد الكروم هي المركبات الأكثر استخدامًا اليوم.
Novaculite (صخور سيليسية كثيفة) هو أيضًا مادة خام جيدة لإنتاج مواد التلميع. أكسيد السيريوم هو أكثر المعادن شيوعًا المستخدمة في تلميع الزجاج. هذا المركب لا يخدشه بل يمنحه نعومة ولمعان خاصين. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم استخدام كربيد السيليكون والماس الصناعي بشكل متكرر لهذا الغرض. بناءً عليها ، يتم إنتاج حزام جلخ باهظ الثمن وفعال. إنه مناسب جدًا لمعالجة المواد "المتقلبة" بشكل خاص.
استخدام المجالات المغناطيسية
في السنوات الأخيرة ، بدأت الصناعة في كثير من الأحيان في ممارسة عملية شحذ المواد الكاشطة. هذا لا يستخدم الماء.تحت الضغط وليس الهواء المضغوط: تحوم أصغر جزيئات المواد الكاشطة في مجال مغناطيسي قوي ، والذي يشكل "عجلة الطحن". تُستخدم هذه الطريقة في الهندسة الدقيقة ، حيث يمكن استخدامها لتلميع أو شحذ تلك الأجزاء التي عادة ما تكون باهظة الثمن و / أو تستغرق وقتًا طويلاً في المعالجة. كمواد كاشطة ، غالبًا ما تستخدم مركبات الألومنيوم مع تلك المعادن التي لها هذه الخاصية.
طرق التلميع المغناطيسية
مع طريقة التلميع الريولوجية ، لا يتم استخدام أداة الكشط "المادية" على الإطلاق. يتم خلط المواد مع السوائل ، حيث تتحرك بسمكها تحت تأثير المجالات الكهربائية. هذه الطريقة شبيهة جدًا بالطريقة الموضحة أعلاه ، وتستخدم أيضًا في بعض الأجزاء في الهندسة الدقيقة والصناعات المماثلة.
بشكل عام ، في السنوات الأخيرة ، يزداد استخدام المواد الكاشطة الممزوجة مسبقًا بالسوائل أو الراتنجات الاصطناعية في الإنتاج. وخير مثال على ذلك هو معجون جلخ مبلل GOI يعتمد على أكسيد الكروم. لقد اشتهرت منذ فترة طويلة ، لكنها حظيت باهتمام خاص في السنوات الأخيرة فقط. السبب بسيط - التكلفة المنخفضة لهذا المركب وكفاءته العالية في التلميع. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل العجينة الكاشطة برفق على المواد المعالجة دون خدشها أو إتلافها.
عجلات جلخ لآلات طحن الزاوية ("المطاحن")
لا تستخدم فقط للتلميع. يمكن أن تقطع المواد الكاشطة أيضًا المواد الصلبة بشكل خاص. للقيام بذلك ، استخدم عجلات طحن رقيقة مصنوعة على أساس أكسيد الألومنيوم والفينولالملاعب. في حالات نادرة ، يتم استخدام قرص جلخ معدني. مثل هذه الأدوات لا غنى عنها ، على وجه الخصوص ، في استخراج الرخام في المحاجر. والحقيقة أن هذا المعدن كثيف جدًا ، ومن الصعب قطعه بالمناشير العادية.
كما قلنا سابقًا ، يتم استخدام أكسيد الألومنيوم وكربيد السيليكون والماس الاصطناعي وكربيد البورون للنشر. يمكن استخدامها لصنع قرص جلخ ، كما يتم استخدامها لتشكيل مناشير خاصة للمواد المتينة بشكل خاص.
الأدوات الرئيسية المستخدمة في الصناعة
فهذه المركبات ضرورية لشحذ وتلميع وتقطيع المواد. غالبًا ما تستخدم الصناعة الحديثة أداة جلخ من أصل اصطناعي. والسبب في ذلك هو التكلفة المنخفضة نسبيًا للمواد التركيبية. المركبات ذات الأصل الطبيعي أغلى بكثير. وتشمل هذه أكسيد الألومنيوم ، الذي ذكرناه مرارًا وتكرارًا ، وكذلك كربيد السيليكون ، وثاني أكسيد الزركونيوم ، وما يسمى بالمواد الفائقة (الماس أو نيتريد البورون).
الاستثناءات نادرة ويتم تمثيلها بشكل رئيسي بواسطة اكسيد الالمونيوم. إنه مكلف للغاية ، واستخدامه في الإنتاج محدود للغاية. حتى في الحالات النادرة ، يتم استخدام الماس الطبيعي غير المناسب للقطع نظرًا لصغر حجمه أو عيوبه الهيكلية.
تطور المواد الكاشطة الصناعية
بدأ تاريخ المواد الكاشطة الصناعية لعجلات الطحن بالمعادن الطبيعية - الكوارتز والسيليكون ، وكذلك اكسيد الالمونيوم. كان الأخير ، بالمناسبة ، لأول مرة هو الذي حصل على اسم "الصنفرة". كان أول شريطكاشط. بدأ رفض المعادن الطبيعية في النصف الأول من القرن العشرين واكتمل تقريبًا بنهايته. والنقطة هنا لم تكن فقط التكلفة العالية للمواد الطبيعية. الحقيقة هي أنهم جميعًا لديهم خصائص محددة بدقة لا يمكن تغييرها بأي شكل من الأشكال. يمكن أن تكون المواد الكاشطة الاصطناعية ، التي تم إنشاؤها في ظل ظروف معينة ، مختلفة تمامًا ومناسبة بشكل أفضل لحل بعض المهام غير النمطية.
على سبيل المثال ، من خلال التقنيات الجديدة ، يمكن إنشاء مركب له شكل جسيم يشبه الرقاقة. هذه المادة مثالية لتطبيق عجلات التلميع على السطح. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إنشاء مواد جديدة تمامًا عن طريق الجمع ، على سبيل المثال ، أكسيد التيتانيوم مع مركبات الألومنيوم. هذه المواد الكاشطة مثالية للأسطح الصلبة بشكل خاص.
متى حدث "الاختراق الكاشطة" في الصناعة؟
يصعب وصف الإنتاج الحديث للمواد الكاشطة ، بما في ذلك إنتاج عجلات الطحن وجلود الصنفرة ، نظرًا لكثرة العلامات التجارية وبراءات الاختراع ، والتي تصف في كثير من الحالات نفس المنتج. إن حل مثل هذه الاصطدامات بسيط - بسبب أصغر الاختلافات في التركيب الكيميائي ، يمكنك تسجيل علامة تجارية جديدة. ولكن ما هو أساس المواد الكاشطة الاصطناعية ، ومتى أتيحت الفرصة للصناعة لاستخدامها على نطاق واسع؟
حدث مهم حقًا كان اكتشاف كربيد السيليكون ، وهو معدن غير موجود في الطبيعة. حفز إنشاء الألومينا الاصطناعية في تسعينيات القرن التاسع عشر فقط بداية البحث في هذا المجال. بحلول نهاية العشرينياتكانت الألومينا الاصطناعية وكربيد السيليكون والعقيق والأكسيد من المواد الكاشطة الصناعية الرئيسية.
لكن الاختراق الحقيقي جاء عام 1938. ثم أصبح من الممكن الحصول على أكسيد الألومنيوم النقي كيميائيًا ، والذي وجد على الفور أوسع تطبيق في الهندسة الميكانيكية. سرعان ما أصبح واضحًا أن مزيجًا من الزركونيا والألومينا كان مثاليًا للمطالبة بوظائف القطع في المعادن الصلبة بشكل خاص. هذا مسحوق جلخ فريد حقًا: يحتفظ بأداء عالٍ ، لكنه رخيص نسبيًا. اليوم ، لا يزال النخيل ممسوكًا بأكسيد الألومنيوم الصناعي ، والذي احتفظ بالهيكل الجريزوفولفين الأصلي لمواد خام البوكسيت. على وجه الخصوص ، تم إنشاء Cubitron ™ الفريد بهذه الطريقة ، بالإضافة إلى المواد الكاشطة القائمة على السيراميك تحت علامة SolGel ™ التجارية.
حول "أفضل أصدقاء الفتيات"
الماس الطبيعي هو أقدم حجر جلخ. أصبحت شائعة في عام 1930. كان هناك سببان لهذا. أولاً ، حتى ذلك العام ، كان حجم تعدين الماس لا يكاد يذكر ولا يمكن أن يغطي ماديًا الاحتياجات المتزايدة للصناعة. ثانيًا ، نظرًا للإحساس الحاد بالحرب الوشيكة ، بدأت العديد من البلدان في البحث بشكل عاجل عن طرق لمعالجة كربيد التنجستن باستخدام الآلات. لا تزال هذه المادة تُستخدم في إنتاج النوى للمقذوفات الخارقة للدروع.
كانت المشكلة هي الصلابة غير الواقعية لهذه المادة ، والتي ببساطة لم تأخذها المعالجة الكاشطة. دراسة أجرتها شركة جنرال إلكتريك في الستينياتأدى إلى تطوير الماس الاصطناعي. في النهاية ، يؤدي البحث في هذا المجال إلى اكتشاف مكعب نيتريد البورون ، CBN. يستخدم هذا المركب ذو الصلابة الماسية على نطاق واسع في صناعة المواد الكاشطة الأخرى ، حيث يمكنه حرفيًا طحن الفولاذ الصلب وتحويله إلى الغبار.
بالطبع ، كل هذه المواد الكاشطة ، بالإضافة إلى كل خصائصها الرائعة ، لها عيب كبير - التكلفة. الاستثناء الأخير هو مادة Abral الكاشطة ، التي تم تصنيعها من قبل شركة Pechiney الأوروبية. طورت هذه الشركة نوعًا من "بديل للماس" ، والذي ، على الرغم من أنه ليس أدنى منهم في الصلابة ، إلا أنه يفوز بشكل كبير في السعر.
لكن المواد الكاشطة لم تكن فقط هي التي دفعت الصناعة إلى الأمام. كانت المواد المستخدمة كأساس لتطبيقها ذات أهمية كبيرة. على وجه الخصوص ، عندما تم إنشاء الباكليت ، أصبح من الممكن إنتاج عجلات طحن أخف وزنا وأكثر متانة. يتم طحنها بشكل متساوٍ ، ويتم توزيع المواد الكاشطة بشكل أفضل في حجمها الداخلي. نتج عن ذلك معالجة أفضل للمواد
ورق زجاج
تستخدم جلود الصنفرة الأقمشة الاصطناعية والطبيعية والأفلام وحتى الورق العادي المقوى بألياف منسوجة كقاعدة. في بعض الحالات ، يتم الحصول على "ورق الصنفرة" عن طريق تشريب القماش بمحلول يعتمد على الراتنجات الفينولية أو الماء (مع إضافة المواد الكاشطة بالطبع). يمكن أيضًا الحصول على إسفنجة كاشطة. هذه الأدوات معروفة على نطاق واسع للجميع تقريبًا ، ونواجهها باستمرار ويوميا
قمنا بوصف العديد من تطبيقات هذه المواد. لكن الحقيقة هي أن الشخص العادي لا يواجه معظمهم في حياته على الإطلاق. لذلك ، يعرف الكثير عن أحجار الطحن أو أحجار الشحذ أو نفس ورق الصنفرة ، استخدم شخص ما شبكة كاشطة. لكن قلة من الناس يعرفون الأنواع المحددة من المواد المستخدمة ، على سبيل المثال ، من قبل الشركات المصنعة للمحامل أو السكاكين عالية الجودة المصنوعة من الفولاذ شديد الصلابة. بالمناسبة ، يكاد يكون من المستحيل شحذ الأخير في المنزل. "المباري" بالنسبة لهم بحاجة خاصة جدا.
ما هي التطبيقات المناسبة لهذا الكشط أو ذاك؟
لاحتياجات محددة ، هناك حاجة إلى مواد صنفرة فائقة ، والتي سبق أن ذكرناها باختصار أعلاه. يتم تقديمها أيضًا في شكل جلود صنفرة وفرش كاشطة وأقراص ودوائر. لذلك ، في إنتاج السكاكين من درجات الصلب القياسية ، يستخدم المصنعون أكسيد الألومنيوم وكربيد السيليكون. من ناحية أخرى ، يتطلب الإنتاج الضخم عادةً استخدامًا مكثفًا لآلات السفع الرملي: الفولاذ المقاوم للصدأ ومحامل كريات ومعالجة جماعية للأخشاب الصلبة بشكل خاص. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، يظل الصناعيون مخلصين لأكسيد الألومنيوم "القديم الجيد". هذا المسحوق الكاشطة رخيص الثمن ولكنه فعال للغاية.
أخيرًا
المواد الكاشطة ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، تلعب دورًا في إنتاج كل شيء تقريبًا يتعامل معه الناس يوميًا. على وجه الخصوص ، بدونها ، من المستحيل إنشاء حالات مصنوعة من الألمنيوم المؤكسدتحظى بشعبية كبيرة بين عشاق منتجات "التفاح". لا تنس أن "مطحنة" الحجر الكاشطة البسيطة أو حتى ورق الصنفرة العادي هو ثمرة نشاط أجيال عديدة من العلماء والحرفيين الذين جمعوا معارفهم ونظموها على مر السنين.
الشركات التي تنتج أنواعًا مختلفة من المواد الكاشطة وعجلات الطحن وجلود الصنفرة ، تستخدم المعرفة النظرية الموجودة في العديد من الصناعات ذات الصلة. يسترشدون بالبيانات التي تم الحصول عليها أثناء دراسة السيراميك والكيمياء التطبيقية والفيزياء والتعدين على نطاق واسع. ستكون المواد الكاشطة مفيدة دائمًا ، فهي سمة أساسية لدورة الإنتاج الحديثة للعديد من المؤسسات.
