Як впливають умови зберігання на абразивні кола

Відрізні та шліфувальні круги для УШМ та верстатів прийнято називати абразивним інструментом. Наша редакція вже неодноразово проводила випробування такої продукції. Цього разу ми вирішили перевірити практично одне твердження, яке вже давно сприймається ринком як аксіома. Відомо, що якість кіл знижується у міру зберігання. Чим більше часу пройшло з дня випуску, тим гірші їхні робочі характеристики. Особливо помітний негативний вплив має волога, що міститься в атмосферному повітрі.

Власне, сумнівів щодо обґрунтованості цих тверджень у нас не було. Ця інформація багаторазово перевірена і перевірена ще раз тривалими спостереженнями, як виробників абразивного інструменту, так і користувачів, і продавців. Всі хто так чи інакше пов'язаний з абразивами, підтверджують, що так, при зберіганні якість кіл падає. І в сирому повітрі воно падає набагато швидше. Тим не менш, ми вирішили все ж таки перевірити, чи так воно насправді — винесений в епіграф анекдот підказував, що іноді корисно буває перевіряти істини, що здаються абетковими. Але головною метою була не перевірка, а уточнення — які характеристики погіршуються і наскільки. Чи дійсно «страждає» саме зносостійкість, і чи справді вона падає на 30%? Ці цифри озвучували багато хто, але походження їх за давністю років давно забуте.

Подібне дослідження може бути цікавим для всіх учасників ринку, і ось чому. Чималу частину асортименту, що продається в Україні, складають кола, вироблені в Китаї на замовлення українських компаній і під їх власними торговими марками. Доставка здійснюється морським транспортом - це найдешевший спосіб. Але це означає, що кола проводять у морі по чотири-п'ятьтижнів. Контейнери не герметичні, і сире морське повітря проникає всередину. Чи не надає це додаткового негативного ефекту? І якщо чинить, то наскільки сильно погіршуються якості китайських кіл у порівнянні з європейськими та українськими, які не мандрують морем?

ЕКСПЕРИМЕНТ

Через п'ять тижнів ми взяли всі кола і знову поїхали до Іванова на випробування. «Мариновані» зразки перед випробуваннями перевірили на СІПі (на швидкості пробного пуску, розігнавши їх до 7300 об/хв). Нагадаємо, що така перевірка взагалі обов'язкова, але про це ми поговоримо окремо. Усі екземпляри пройшли перевірку благополучно, і ми продовжили випробування.

ЗНОСТІЙНІСТЬ

Перший тест був присвячений дослідженню зносостійкості. Для цього ми використали потужний 12 кіловатний відрізний верстат з гідравлічною подачею кола в зону різу. Для статистики брали по три зразки та кожним робили по 50 різів арматурного дроту діаметром 20 мм. Якщо 50 різів не виходило і коло зношувалося до фланця раніше, то вважали кількість повністю зроблених різів. Після цього обчислювали коефіцієнт шліфування і дивилися, чи він сильно змінився в порівнянні зі «свіжоспеченими» колами.

Знаючи коефіцієнт шліфування, можна розрахувати максимально можливу кількість різів даного матеріалу, який може зробити це коло до повного зношування. Коли ми випробовували кола для монтажних пилок, то скористалися цим способом, щоб показати результати наочніше. У разі ми принципово не вказуємо кількість різів, а вказуємо зміна у відсотках від початкового рівня. Якщо вказати цифру, то це вже якесь відсилання до реальної заводської продукції, а нам цього не хотілося — все ж таки ми фактично тестуємо якісь «сферичні кола ввакуумі». По суті, так воно і є — рецептура не типова, то аналогів у продажу не зустрінеш.

ШВИДКІСТЬ РІЗА

Як випробувальний стенд для цього тесту ми використовували УШМ Metabo WX 26–230 Quick, затиснуту у спеціальній стійці. На мережевий кабель «повісили» струмовимірювальні кліщі, контролюючи з їх допомогою тиск на коло. Це було зроблено з метою виключити перевантаження інструменту — струм, що споживається, не повинен був перевищувати 10 А. Тут, ми теж тестували по три екземпляри, кожним робили по три різи арматурного прутка, такого ж, що і в попередньому досвіді. Причому для кожного різу ми брали новий шматок дроту, щоб не різати вже нагрітий метал, що могло б значно спотворити результати.

Цей тест показує здатність кола до оновлення у міру роботи. Бувають кола жорсткі, які характеризуються видатною зносостійкістю, але вимагають дуже сильного тиску для ефективної роботи. Такі кола є оптимальними для потужних відрізних верстатів. А ось при роботі інструментом потужністю в межах 2,5 кВт куди зручніше досить м'які кола, які самі зношуються набагато швидше, але при відносно невеликому тиску дуже ефективно ріжуть. Нас цікавило, чи жорсткість кола при зберіганні не змінюється.

МЕХАНІЧНА МІЦНІСТЬ

Тут все просто - звичайне випробування за гостовськими методиками на спеціальному верстаті до швидкості, що в 1,87 рази перевищує максимальні робочі обороти. В даному випадку - 12400 об/хв. Випробування вважається пройденим, якщо коло не розлетілося.

РЕЗУЛЬТАТИ ВИПРОБУВАНЬ

Почнемо з кінця. Тест на механічну міцність пройдено на ура. І нові, і кола, що «полежали», показали однаковий результат, причому дуже високий — всі витримали розгін до обертів понад 1500 за хвилину.Робимо висновок – при зберіганні цей параметр не погіршується.

Випробування на швидкість різання дало аналогічний результат – різниці не виявлено. Всі зразки різали з однаковою ефективністю, тому цей параметр можемо вважати постійним.

А ось випробування на зносостійкість розставило все на свої місця. Ті кола, що зберігалися на сухому складі, показали помітне падіння коефіцієнта шліфування приблизно на 30%. «Мариновані» просіли ще сильніше – на 50%.

ВИСНОВКИ

Судячи з результатів, зносостійкість падає у всіх кіл, але значно більшою мірою у тих, що доставляють морем (а це саме китайська продукція). Очевидно, цим частково пояснюється той факт, що кола з КНР часто показують нижчі результати в наших тестах. Навряд чи це єдина причина, але свій внесок вона безперечно вносить.

Ми припускаємо, що в майбутньому виробники та імпортери приділятимуть більшу увагу підвищенню вологостійкості своєї продукції. Як один із варіантів, доступних вже сьогодні, — використовувати спеціальні добавки, що підвищують стійкість бакелітової смоли до впливу вологи. Можливе також використання герметичної упаковки – прецеденти вже є. Не виключено, що вітчизняні виробники зможуть збільшити свою частку ринку — вони мають явну конкурентну перевагу, адже їхня продукція не подорожує морем. Все залежить від того, що вони зможуть запропонувати ринку і наскільки ці пропозиції зможуть зацікавити інших учасників. Але в будь-якому випадку, 30, а тим більше 50% - це досить серйозна величина, за яку варто поборотися.

Отже, факт встановлено — волога все-таки значно впливає на зносостійкість абразивних кіл. Алеяк це відбувається? На це питання ми попросили відповісти Руслана ЮНУСОВА, провідного технічного спеціаліста компанії «Метадінеа», виробника пульвербакелітових смол.

Згубний вплив вологи на властивості абразивів обумовлено відразу кількома факторами. Можна розповісти про кожного окремо.

Абразиви складаються з речовин різної природи - органічної та неорганічної, які не мають між собою хімічних зв'язків. Зрозуміти суть їхнього зв'язку нескладно — уявіть, що смола та абразив «тримаються» один за одного як дуже слабкі магніти. Варто трохи збільшити відстань між ними або знизити площу зіткнення, як міцність зв'язку швидко знижується. У разі досить мікрометрів.

ФІЗИЧНИЙ ФАКТОР

Бакелітова зв'язка та абразив мають різні коефіцієнти теплового розширення. При цьому слід брати до уваги, що структура абразиву фіксується в печі при досить високій температурі (180–200 °C) під час випалу кіл. Потім їх охолоджують до кімнатної температури в цеху, а то й до негативних температур, якщо справа відбувається взимку на складі, що не опалюється. При цьому абразивне зерно дає усадку на одну величину, а бакелітова зв'язка - на іншу, внаслідок чого виникають напруги і в результаті мікротріщини. Через це і знижується міцність зчеплення наших магнітів.

Процес усадки та появи мікротріщин відбувається не миттєво, він займає певний час. Його прискорюють циклічні зміни температури, наприклад «день/ніч», та механічний вплив (одне транспортування нашими дорогами чого варте).

Дані мікротріщини самі по собі не дають потужного негативного ефекту, якщо не відбувається їх зростання. У разі доступу вологого повітря до гри вступає вода.Сама по собі вона нешкідлива, але в поєднанні з мікротріщин створює капілярний тиск. Це саме той самий тиск, завдяки якому паросток здатний пробивати асфальт. Залежно від розміру капіляра воно може досягати значень у десятки і навіть сотні атмосфер, що призводить до мікророзриву кола і зниження його експлуатаційних характеристик.

ХІМІЧНИЙ ФАКТОР

Бакелітова зв'язка виробляється на основі лугів, а як абразивне зерно, як правило, використовується корунд (він же — оксид алюмінію), який легко розчиняється в лугах. Єдине, що потрібно для початку реакції – вода.

Виникає резонне питання: чи можна запобігти зниженню характеристик абразивів?

Відповідь однозначна: «Так»! На кожен із перелічених вище негативних чинників є свій «антидот». Насправді власної абразиви є композитним матеріалом. Виробники композитів вже давно зіткнулися зі схожими проблемами і знайшли рішення. В основному вони прийшли з «оборонки» та авіаційної галузі, де композити використовуються у величезних обсягах і до них висувають найжорсткіші вимоги. Тому весь необхідний спектр добавок не лише вже розроблено, а й пройшов багаторічні випробування.

Чому ці добавки не застосовуються виробниками абразивів? Причина цілком очевидна: це призведе до збільшення собівартості, причому як за рахунок вартості добавок (те, що необхідно при виробництві «Боїнга 777» або «СУ‑30», не завжди економічно доцільно для виробництва відрізного кола), так і за рахунок ускладнення процесу (обладнання, спеціалісти тощо). Зараз ціни на багато добавок знизилися до прийнятного рівня, але необхідність суворого дотримання технології їх використання нікуди не поділася. Очевидно, саме це і викликає труднощіу китайських виробників абразивів.

Автор тесту: Олексій МІСНЯНКІН