Miért fontos a csiszolóanyagok hordozóanyaga?

A hordozóanyag a csiszolóanyag alsó rétege, amely hordozza az összes többi réteget: a kötőanyagot, a csiszolószemcséket és a fedőrétegeket. A hordozóanyag alsó (látható) oldalára (1. ábra) a termék azonosítására szolgáló információkat nyomtatnak, mint például a gyártó megnevezését, a felhasznált csiszolóanyag típusát és szemcseméretét, valamint egyeseknél a hordozóanyag típusát és vastagságát. Általában arra vonatkozó információkat is megadják, hogy a termék alkalmas-e nedves csiszolásra is. Igaz, ha a csiszolóanyagok csiszolószalagok formájában vannak felhasználva lamellás tárcsák készítésére, akkor nem lát jelölést. Ezért a gyártóknak a termékleírásban több információt kellene megadniuk a felhasznált csiszolószalagról.

1. ábra. A csiszolóanyagok hordozóanyaga (A)

Ebben a cikkben megpróbáljuk elmagyarázni a különböző típusú hordozóanyagok előnyeit és hátrányait, valamint azt, hogy mit kell figyelembe venni a megfelelő betétszerszámok kiválasztásakor.

A csiszolóanyagokból készült betétszerszámok legtöbb felhasználója a megfelelő betétszerszám kiválasztásakor csak a használt csiszolóanyag típusa alapján tájékozódik: „rozsdamentes acélhoz mindig kék csiszolótárcsát használok“ (megjegyzés: cirkónium-dioxid) vagy „keményfához egy közepes szemcseméretű korund tárcsa használata vált be“ stb.

Szinte senkit sem foglalkozik azzal, hogy milyen hordozóanyagot (2. ábra) használtak a választott betétszerszámhoz. Kevesen tudják, hogy ez a gyakran elhanyagolt összetevő nagyobb hatással lehet a szerszám csiszoló hatására, mint maga a csiszolószemcse, amelyet a felületén hordoz.

Amikor egy adott célra a legjobb csiszoló betétszerszám kiválasztására kerül sor, fontos figyelembe venni a hordozóanyagot, amelyre maga a csiszolószemcse kerül. Miért fontos ez? Mert a nem megfelelő hordozóanyag használata rossz hatásfokú csiszolást, a munkadarab rosszul megmunkált végső felületét, valamint szakadt vagy sérült csiszoló betétszerszámokat eredményezhet. A csiszoló betétszerszám helyes megválasztásával sok időt és pénzt takaríthatunk meg, arról nem is beszélve, hogy erőfeszítéseink végeredménye is jobb lehet.

2. ábra. A hordozóanyagok típusai és alapvető tulajdonságaik

Cégünk csiszolóanyagokból, lamellás tárcsákat gyárt, ezért elsősorban az ezen termékek gyártásához használt hordozóanyagokra összpontosítunk. A téma jobb megértése érdekében megemlítjük az egyéb alkalmazásokhoz használt hordozóanyagokat is, azok teljes spektrumában.

A piacon a legelterjedtebb hordozóanyagok a papír, a szövet (főként pamut) és a poliészter. Mindegyik anyagot különböző vastagságban és fajsúllyal gyártják, így a hordozóanyag választék rengetegféle lehet. A cél az, hogy a végtermék csiszolási tulajdonságai a lehető legideálisabbak legyenek az adott feladatra.

Lamellás tárcsák és hordozóanyagok

A lamellás tárcsák gyártásához kizárólag pamut vagy pamut és poliészter kombinációjú hordozóanyagra felvitt csiszolóanyagokat használnak. A pamutot (ang. cotton) főleg az alacsonyabb minőségű lamellás tárcsákhoz használják. A magasabb minőségüeknél és különösen a prémium termékeknél a korundhoz és cirkónium-dioxidhoz képest hosszabb élettartamú kerámiaszemcséknél a poli- cotton vagy a poliészter dominál hordozóanyagként.

Ha az ügyfél részletes információkra kíváncsi a csiszolószalag hordozóanyagának típusáról és vastagságáról, amelyből a tárcsa készül, akkor ezt az információt nem fogja megtalálni magán a tárcsán. Még az egyes lamellák részletes vizsgálata sem ad egyértelmű választ - vizuálisan a különböző hordozóanyagok pamut és poly-cotton típusai nem különböznek. A poliészter ugyan felismerhető, de ezt ritkán, csupán a legmagasabb minőségű lamellás tárcsákhoz használják. A legtöbb gyártó honlapján azonban megtalálhatók a felhasznált hordozóanyagra vonatkozó részletek. A különböző gyártók azonban az anyagok meglehetősen széles skálájához használhatják ugyanazt a hordozóanyag jelölést, így még ez az adat sem teljesen megbízható. Vannak olyan felhasználók, akik a betétszerszámmal végzett munka „érzete” alapján tájékozódnak.

Pamutszövet (cotton)

A szövetek különböző típusú szálakból készülhetnek – természetes eredetű szálaból, például pamutból, lenből, kenderből, valamint szintetikusból, például műselyemből. A csiszolóanyagok hordozóanyagának előállításához csak természetes pamutot használnak. A szövés során a szálakat derékszögben szövik egymásba.

3. ábra. A szövetből készült hordozóanyag hátoldala

A szövetet (3. ábra) mint hordozóanyagot különböző vastagságban/súlyban gyártják, ami meghatározza rugalmassági és tartóssági szintjét. Ezek tartósabbak, ellenállóbbak a hajlítással és a szakadással szemben mint a papír. Előállításuk azonban drágább, így drágábbak. A rugalmasabb és könnyebb szövetből készült termékek olyan befejező alkalmazásokhoz jók, ahol nem cél a nagy anyageltávolítás. Erre a célra a nehezebb és erősebb szöveteket tervezték, ahol nagyobb csiszolási nyomást lehet kifejteni. További előny, hogy a pamut hordozóanyagú csiszolóanyagok olajos és zsíros csiszolásra is használhatók. Azonban nem teljesen vízállóak, ehhez speciális bevonat szükséges.

A papír hordozóanyaghoz hasonlóan a pamut alapú csiszolóanyagokat is nagy tekercsek formájában állítják elő, amelyekből a gyártási folyamat végén különböző technológiák alkalmazásával a kívánt formákat vágják vagy stancolják ki.

A csiszolóanyagok jelölésére a szövet hordozóanyagokon: nincs olyan szabvány vagy előírás, amely előírná a hordozóanyag vastagságának vagy típusának jelölését, de a legtöbb gyártó egy íratlan szabályt követ, és betűkódokat használ a termékcímkén e paraméterek megkülönböztetésére.

A legkönnyebb szöveteket J vagy F betűvel, a legnehezebbeket X betűvel jelölik, vagy szöveges formában: soft/flexible cotton cloth – semi-flexible cloth – cotton cloth – heavy cotton cloth.

Példák a csiszolóanyag jelölésére két különböző gyártótól (4. ábra), ahol az X betű azt jelzi, hogy a hordozóanyag nagy szilárdságú pamut:

4. ábra. Két gyártó csiszolószalagjainak jelölése

A pamutszövet előnyei:

• Különböző vastagságban/merevségben kapható
• Ellenállóbb a szakadással szemben
• Olajjal és zsírral is használható
• Durvább szemcséjű csiszolóanyagokat is hordozhat (jellemzően P36-tól)

Hátrányok:

• Drágább, mint a papír

Pamutszövet poliészterrel kombinálva (poly-cotton), vagy tiszta poliészter szövet

Ez a hordozóanyagok fejlesztésének következő állomása. A pamuthoz különböző arányban poliésztert adnak, hogy még nagyobb merevséget és tartósságot érjenek el. Egyes gyártók tiszta poliészterből készült hordozóanyagokat is kínálnak.

Az igényesebb csiszolási feladatokhoz tervezett csiszolószalagok ezekkel a hordozóanyagokkal készülnek. Merevebbek, és nedves csiszoláshoz is jól alkalmazhatók. A lamellás tárcsákat nem használják nedves csiszolásra de ezeket a csioszolóanyagokat számos más formában igen (pl. végtelenített csiszolószalagok, lapok). Az alkalmazott csiszolóanyag típusától függően mindenféle anyag megmunkálására alkalmasak, különösen ott, ahol gyors anyageltávolításra van szükség. Általában durva szemcséket hordoznak.

Egyes gyártók az X betűt csak a pamutra (cotton) használják és az Y betűt a poly-cotton -ra, mások az X betűt használják mind a pamutra, mind a poly-cotton -ra. A tiszta poliésztert általában YY vagy Z jelöléssel látják el. Vizuálisan nem különbözik a pamutt hordozóanyagoktól.

Általában a finomabb szemcsékhez finomabb hordozóanyagot használnak, és fordítva. A hordozóanyagot úgy kell kiválasztani, hogy a hordozóanyag egyenletesen és egyidejűleg kopjon a csiszolószemcsékkel az csiszolás során.

5. ábra. A lamella aktív felülete (A)

Ne felejtsük el, hogy a lamella aktív felülete (az, amelyet nem fed el a következő lamella, és amely érintkezik a megmunkálandó anyaggal - 5. ábra) a teljes lamella felületének csak kb. 10-15%-át teszi ki. Fontos, hogy ennek a területnek a lehető legnagyobb részét csiszolóképes szemcsék fedjék. Az új tárcsán a teljes aktív felületet csiszolószemcsék borítják (6. ábra A). Ezért az új tárcsa dolgozik a legjobban, és a legnagyobb anyageltávolítással rendelkezik.

A munka során a szemcsék tompulnak, de fokozatosan a kötőanyag elengedi őket, és leesnek. A tárcsa aktív felületének egy része már csiszolószemcsék nélkül van (6. ábra B), és a tárcsa teljesítménye csökken. Ha a tárcsa jó minőségű és megfelelően dolgozunk vele, a csiszolási képessége idővel stabilizálódik, és nem változik jelentősen az élettartama alatt - a lamella aktív részén még mindig sok csiszolóanyag marad, és a csiszolóanyag nélküli lamella szélei lassan leválnak a munka során, és ezzel az alsó lamella új csiszolóanyaga feltárul.

6. ábra. Az új tárcsa aktív felülete (A), a megfelelően használt tárcsa (B), a nem megfelelően használt/rossz minőségű tárcsa (C) aktív felülete

Ha a hordozóanyag túl finom az adott csiszolási feladathoz, akkor idő előtt elhasználódik, és a csiszolószemcsék túl gyorsan szabadulnak el, mielőtt még idejük lenne kitompulni. Az ilyen eszközzel való munka kényelmes és gyors, mindig új és éles csiszolószemcsék vannak az aktív felületen, de a tárcsa gyorsan elhasználódik.

A nagyobb probléma az, ha a hordozóanyag túl merev és ellenálló az adott csiszolási feladathoz. Ebben az esetben a lamellák teljes aktív felülete csak csupasz hordozóanyagből áll csiszolószemcsék nélkül (6. ábra C). Ez nemkívánatos állapot, mert a csupasz hordozóanyag már nem rendelkezik csiszolóképességgel, csúszik a megmunkálandó anyagon, és nem történik anyageltávolítás. Az ilyen lamellás tárcsát nagyon nehéz „újraéleszteni”, és néha új tárcsára kell cserélni. Ez meglehetősen gyakori probléma, és nemcsak a nem megfelelő csiszolószalag, hanem a helytelen munkavégzés is okozhatja. Ez alatt azt értjük, hogy túl nagy nyomást gyakorolnak a munkadarabra, vagy nem tartják be az ajánlott megmunkálási szögeket a szerszám és a munkadarab között, és ha ezt hosszabb ideig teszik.

A felhasználók ebben az esetben azt mondják: „a tárcsa beragadt, nem csiszol”. A tárcsa nem ragadt be, bár már nem érdes tapintású, hanem sima. Nagyító alatt azonban láthatjuk, hogy valójában nem arról van szó, hogy az egyes szemcsék közötti hézagokat a csiszolt anyag töltené ki, hanem - a szemcsék egyszerűen már nincsenek ott.

Meg kell említeni, hogy a gyakorlatban néha előfordul, hogy a lamellás tárcsa beragad, de ez nem gyakori eset. Leginkább vastag lakkrétegek, puha faanyagok vagy színesfémek csiszolásakor fordul elő. Erre a problémára van egy másik megoldás - egy kevés csiszolószemcsével rendelkező csiszolószalag használata - ezt nevezik „open coating“ – nak - de ez egy másik, külön cikk témája.

Nagyon fontos, hogy a hordozóanyag helyes megválasztása mellett a csiszolószalagot alkotó felső rétegek is jól legyenek elkészítve, különösen az alap kötőréteg, amely a hordozóanyagot magához a csiszolószemcsékhez köti. Ennek a kötésnek a lehető legerősebbnek kell lennie, hogy megakadályozza a kötőanyagréteg teljes leszakadását és a hordozóanyagról való leválását a csiszolószemcsékkel együtt.

Papír

7. ábra. A papír hordozóanyag hátoldala

A papíralapú csiszolóanyagokat (azaz a hagyományos csiszolópapírt - 7. ábra) elsősorban a felületek kézi csiszolására tervezték. A papír hordozóanyagok vastagságát/merevségét is betűkkel jelölik, általában A-tól G-ig, ahol az A a legkönnyebb és legrugalmasabb, a G pedig a legvastagabb és legmerevebb papír. Ezt az információt azonban nem mindig jelzik a terméken, ezért a vásárlók gyakran tapintás alapján tájékozódnak a választás során.

Bár a papír hordozóanyag a legkönnyebb és legelterjedtebb megoldás, a csiszolóanyagoknál használt hordozók közül ez a leggyengébb. Emellett csak finomabb szemcsékhez alkalmas: ha durva csiszolóanyagot vinnénk fel papír hordozóra, a hordozóanyag sokkal hamarabb elhasználódna, mint maga a csiszolóanyag.

Bár a papír a kisebb súlykategóriáknál rugalmas, és ez lehetővé teszi neki, hogy alkalmazkodjon a munkadarab felületének alakjához, ez nagyon érzékennyé teszi a szakadásra. Papírral hordozóanyagú csiszolóanyagok használata esetén kevesebb hő keletkezik, ezért hidegebb és ezáltal hatékonyabb csiszolási műveletet biztosít.

Ezek a csiszolóanyagok általában nem használhatók nedves csiszolásra, kivéve, ha speciálisan felületkezeltek.

A papírt leggyakrabban olyan anyagok könnyű és közepes csiszolásához használják, mint a parafa, fa, lakkok és szövetek. A termékek sokféle formában kaphatók, beleértve a csíkokat, tárcsákat és lapokat. A könnyebb súlyú papírok kézi csiszolásra alkalmasak, míg a nehezebb súlyúak inkább gépi csiszolásra.

A papír előnyei:

• A papír a legolcsóbb
• Különböző súlyokban/vastagságokban elérhető
• Kevesebb súrlódást és hőt okoz
• Jó felületi megmunkálást tesz lehetővé

A papír hátrányai:

• Könnyen elszakadhat
• Csak sík vagy kis szabálytalanságokkal és lesarkalásokkal rendelkező felületekre alkalmazható
• Csak finomabb szemcsés csiszolóanyagokhoz használható (P120 és finomabb, de vastagabb papírokra már P60-as szemcsemérettől használható)
• Nem használható nedves csiszolásra, kivéve, ha speciálisan kezelt

Vulkanizált fíber

Nagyon merev hordozóányag, amely üvegszövetből, nehézpapírból és szintetikus gyantából préselt rétegek hőkezelésével készül. Gyakorlatilag egyetlen célra használják - fíbertárcsák gyártására (8. ábra).

A hordozóanyag szilárdsága lehetővé teszi, hogy nagyon durva szemcseméretű csiszolóanyagokat is elhelyezzenek rajta (P16 - 1,3 mm átmérőjű szemcseméret). A fíbertárcsák kategóriájukban a legjobb teljesítményű betétszerszámok, és számos előnnyel rendelkeznek más csiszoló betétszerszámokkal szemben.

Ezeket a tárcsákkat a későbbiekben részletesebben is megvizsgáljuk.

A teljesség kedvéért megemlítjük, hogy léteznek olyan speciális csiszoló betétszerszámok is, amelyek különböző egzotikus hordozóanyagokra, például műanyag fóliára, hálóra vagy szivacsra helyezett csiszolóanyagokból készülnek (9. ábra), és amelyek egyre népszerűbbek.

8. ábra. Fíber csiszolótárcsa

9. ábra. Különböző, kevésbé gyakori csiszolóanyagok szivacson és hálón

Csiszoló betétszerszámok használata különböző hordozóanyagokon

Zárszó

A csiszoló betétszerszámok kiválasztásakor mindig fontos figyelembe venni, hogy milyen célra fogja használni a betétszerszámot. Ennek megfelelően választja ki a megfelelő csiszolóanyagot a megfelelő hordozóanyagon, legyen az papír, szövet, háló vagy szivacs. Egyes csiszolóanyagok minden formátumban kaphatók, a különböző méretű ívektől kezdve a kör, háromszög, trapéz stb... alakú, stancolt alakzatokon, szalagokon át a különböző kialakítású csiszolótárcsákig. Más csiszolóanyagok nem minden formátumban hozzáférhetőek. Például a legmerevebb hordozón – a vulkanizált fíberen - lévő csiszolóanyagokat csak egy formátumban - stancolt kör alakú tárcsaként - szállítjuk. Legyen biztos azonban abban, hogy minden csiszolási feladathoz van megfelelő betétszerszám, csak meg kell találni. Néha csak a próba és az esetleges tévedés segít, de - mi mindig tanulunk...

Kulcsszavak: csiszolóanyagok hordozókon, hordozóanyag, lamellás tárcsák, csiszoló betétszerszámok, csiszolóanyag

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi

Ing. Anton Tokár

Szoftverfejlesztő mérnökként fejeztem be egyetemi tanulmányimat, a programozással több mint 25 éve foglalkozom. Jelenleg a fő munkaköröm a Herman cégnél az, hogy koordináljam azt a csapatot, amelyik a cég weboldalát és az e-kereskedelmi megoldásainkat fejleszti. Ezen túlmenően több éves technológusi tapasztalattal rendelkezem a csiszolóanyagok gyártása területén. Szabadidőmet a hobbijaim között osztom meg, amelyek a következők: művészet, motorozás, szaxofonozás, úszás és utazás.