W miarę jak ewoluują wymagania dotyczące procesów, narzędzia ścierne do zastosowań w obróbce metali muszą również ewoluować, aby spełniać nowe kryteria, przy jednoczesnym zachowaniu zdrowia i bezpieczeństwa operatora jako najwyższego priorytetu. Dotyczy to wielu branż, takich jak odlewnictwo, produkcja, lotnictwo, obróbka skrawaniem, przemysł naftowy i gazowy, medyczny, motoryzacyjny i inne. Wysoka wydajność, prędkość i długa żywotność narzędzi ściernych są kluczowe dla dzisiejszych zastosowań szlifierskich, dla wszystkich rodzajów materiałów.
Historycznie operatorzy wykonywali szlifowanie pod kątem prostym głównie na stali węglowej, używając małych tarcz szlifierskich z ziarnem tlenku glinu, w celu usuwania spoin lub części skośnych. Tarcze szlifierskie były używane do średnich i dużych spoin ze względu na lepszą wydajność i żywotność w porównaniu z użyciem dostępnych wówczas krążków fibrowych.
Ziarno ścierne z tlenku cyrkonu i glinu było kolejnym udoskonaleniem mającym na celu skrócenie czasu szlifowania i wydłużenie żywotności narzędzi ściernych. Kiedy tlenek cyrkonu i glinu został włączony do krążka fibrowego, operatorzy woleli teraz to narzędzie od konwencjonalnej tarczy szlifierskiej do usuwania spoin. Podczas gdy ziarno cyrkonu rozwinęło technologię szlifowania, wymagało dużych sił, aby pozostać ostrym. W ten sposób pojawiło się ziarno ceramiczne, które wymagało mniejszej siły szlifowania, jeszcze bardziej skróciło czas szlifowania i wydłużyło żywotność tarczy. Ciągły postęp w zakresie nowszej ceramiki i warstw wierzchnich (tj. supersize - warstwy wspomagające szlifowanie) przesunął granice szlifowania jeszcze dalej, poprawiając wydajność produktu. Obecnie kolejna era produktów ściernych przenosi szlifowanie na wyższy poziom, dzięki inżynieryjnie ukształtowanemu ziarnu ceramicznemu. Ziarna te nie tylko poprawiają wydajność na stali węglowej, ale także na trudnych materiałach, takich jak aluminium, Inconel, stal nierdzewna i tytan.
Impuls do rozwoju nowych narzędzi ściernych
Obecnie rynek oczekuje, że producenci narzędzi ściernych zaoferują większą wartość dzięki nowej technologii. Profesjonaliści zajmujący się obróbką metali potrzebują trwalszego materiału ściernego, który szybko szlifuje, wymagając niewielkiej siły do użycia. Nowy produkt ścierny powinien działać nie tylko na stali węglowej, ale także na wielu innych stopach metali, a produkt powinien skutkować niższymi ogólnymi kosztami procesu.
Poszukiwanie wiodącej w branży żywotności produktu, szybkości cięcia i wydajności szlifowania wymaga współpracy ekspertów ds. aplikacji, badań i rozwoju, siły sprzedaży i dostawców. Utworzono zespół w celu opracowania nowej technologii narzędzi ściernych, aby zaoferować najlepiej działające produktów ściernych na rynku.
Interdyscyplinarny zespół najpierw zdefiniował kluczowe wskaźniki efektywności w oparciu o potrzeby i pragnienia rynku. Tworzenie nowych narzędzi ściernych nasypowych rozpoczęło się od równie trudnego opracowania nowego kształtu ziarna ceramicznego. Zespół ds. badań i rozwoju materiałów ściernych współpracował z wewnętrznym dostawcą ziarna, aby zrewolucjonizować produkcję ziarna. Kształtowane ziarna ceramiczne wymagały całkowicie nowego procesu produkcyjnego. Zespół współpracujący najpierw wymyślił kształty ziaren, które nadawałyby się do produkcji; byłyby przetwarzalne w produkcji narzędzi nasypowych; i co najważniejsze, byłyby wysoce wydajnymi narzędziami do obróbki skrawaniem. Najlepsze konkurujące kształty zostały następnie wyprodukowane w skali pilotażowej. Te prototypowe ziarna zostały szybko przetestowane w istniejących architekturach produktów ściernych. Po kilku cyklach oceny ziarna, nowy zaprojektowany kształt zabłysnął najjaśniej dzięki ostrym jak brzytwa końcówkom.
Po ustaleniu kształtu ziarna kolejnym wyzwaniem było zaprojektowanie całkowicie nowych produktów ściernych nasypowych, optymalizując wydajność przy użyciu nowego ziarna. Rozwój produktu składał się z wielu iteracyjnych cykli uczenia się w celu ciągłej poprawy wydajności produktu. Zespół zaprojektował, wyprodukował, przetestował i ocenił prototypy. Te wnioski zostały wykorzystane do ponownego rozpoczęcia następnego cyklu: projektowania, produkcji, testowania i oceny. Wielokrotne powtarzanie, ponad 100 projektów zostało ocenionych (i wiele patentów po drodze), aby jak najlepiej wykorzystać każdy komponent produktów, aż do momentu, gdy osiągnęły lub przekroczyły wszystkie wskaźniki wydajności. Następnie projekt ten został przetestowany u wielu klientów zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i za granicą, aby uzyskać rzeczywiste informacje zwrotne dotyczące szlifowania. Kilka kolejnych cykli projektowania później i nowe narzędzia ścierne z nowatorskim, zaprojektowanym ceramicznym ziarnem w krążkach fibrowych, krążkach szybkozmiennych i taśmach nie tylko spełniły wewnętrzne parametry wydajności, ale także zyskały aprobatę cenionych klientów.
Zaprojektowane ziarno ceramiczne: zoptymalizowane, nowy kształt i skład chemiczny
Nowe, zaprojektowane ceramiczne ziarna ścierne zostały opracowane w celu uniknięcia typowych problemów konwencjonalnych ceramicznych materiałów ściernych podczas szlifowania trudnych materiałów. Optymalizacja zarówno ziarna ściernego, jak i struktury ściernej skutkuje dłuższą żywotnością, szczególnie w przypadku trudnych do szlifowania materiałów, osiąganą przy mniejszym nagromadzeniu ciepła, wyższej wydajności skrawania i szerszej wszechstronności niż w przypadku jakichkolwiek poprzednich produktów ściernych. Każde zaprojektowane ziarno jest precyzyjnie wymiarowane do opatentowanego kształtu, aby zapewnić równomierne, wydajne skrawanie i przewidywalne zachowanie pękania. Tymczasem unikalny kształt gwiazdy składający się z nano-skalowych, wysoce czystych kryształów tlenku glinu sprzyja samoostrzeniu, ponieważ ziarno mikropęknie podczas szlifowania.
Z kolei konwencjonalne ziarna mają całkowicie nieprzewidywalne zachowanie pękania i są albo zbyt tępe, aby uniknąć pękania, co prowadzi do erozji wierzchołków, ocierania, stępienia i przywierania wiórów metalowych, albo te ziarna są zbyt słabe, aby pękać w pożądanej mikroskali, co prowadzi do nieprzewidywalnego pękania na dużą skalę, szybkiego zużycia ziarna i słabej żywotności produktu ściernego.
Precyzyjne zaprojektowana architektura
Innowacja stojąca za produktami ściernymi z ceramicznymi ziarnami o specjalnym kształcie to nie tylko najlepsze ziarno o specjalnym kształcie, ale także zoptymalizowana konstrukcja ścierna. Warstwowa architektura podkładu, żywic, ziaren i środków pomocniczych do szlifowania została skonstruowana w celu dalszego promowania wydajnego szlifowania za pomocą ziarna o specjalnym kształcie. Ziarna są przyklejane do podkładu w precyzyjnej gęstości przestrzennej, aby kontrolować siłę na pojedyncze ziarno. Ta dostrojona siła na ziarno prowadzi do wysoce wydajnego samoostrzenia, co skutkuje dłuższą żywotnością przy niższym zużyciu energii. Aby w pełni osiągnąć wydajność zarówno pojedynczego ziarna, jak i całej grupy, opracowano nową technologię z właściwościami przylegającej warstwy żywicy blokującej ziarna, gdy są one rzutowane na produkt podczas produkcji. Daje to najwyższy poziom orientacji ziarna (ziarna stojące) na rynku narzędzi ściernych.
Wydajność szlifowania
Norton | Saint-Gobain Abrasives postawiło sobie za cel spełnienie nowych kryteriów dotyczących narzędzi ściernych do obróbki metali poprzez opracowanie nowej, przełomowej technologii materiałów ściernych, a w trakcie procesu ustanowiło nowy punkt odniesienia dla znacznie zwiększonego komfortu operatora, wyższej produktywności i lepszej wydajności szlifowania.
Dzięki połączeniu samoostrzącego się ziarna o nowym kształcie z precyzyjnie zaprojektowaną architekturą ścierną i najwyższą orientacją ziarna, niespotykana wydajność szlifowania jest teraz możliwa dzięki taśmom ściernym Norton RazorStar®, krążkom fibrowym i krążkom szybkozmiennym.
Taśmy ścierne RazorStar są wszechstronne i zapewniają chłodne skrawanie, a także doskonale nadają się do zastosowań w automatyce/robotyce, powerpackach lub do ręcznego usuwania metalu. Taśmy są szczególnie dobrze przystosowane do zastosowań wymagających średnio-wysokiego nacisku, w których celem jest usunięcie dużej ilości metalu tak szybko, jak to możliwe, przy użyciu jak najmniejszej liczby taśm ściernych.
Chłodne szlifowanie taśmami RazorStar® jest dobrze przystosowane do wrażliwych stopów i trudnych do szlifowania materiałów, w których należy unikać przypalania metalu. Wydajność cięcia ziarna w porównaniu do materiału struganego, w połączeniu ze środkiem wspomagającym szlifowanie w warstwach powłoki żywicznej, która zapobiega zabijaniu się, skutkuje długą żywotnością taśmy i chroni przed odbarwieniem przedmiotu obrabianego.
Krążki fibrowe RazorStar wykorzystują tę samą technologię co taśmy i umożliwiają fazowanie, usuwanie spoin i usuwanie materiału. Krążki fibrowe RazorStar® działają na typowych spoinach ze stali węglowej, ale są wyjątkowo wydajne w przypadku stali nierdzewnej, superstopów i innych egzotycznych materiałów. Ze względu na specjalnie ukształtowane ziarno i strukturę ścierną, zwykle do różnych materiałów potrzebny jest tylko jeden krążek Norton RazorStar®, w przeciwieństwie do dwóch różnych krążków z konwencjonalnymi ceramicznymi materiałami ściernymi.
Inną zaletą wydajnego szlifowania tarcz fibrowych RazorStar® jest to, że operatorzy mogą wywierać mniejszy nacisk na obrabiany przedmiot, co stanowi ergonomiczne i przyjazne dla użytkownika rozwiązanie, które zmniejsza zmęczenie. Zmniejszony nacisk wydłuża również żywotność szlifierki kątowej i maksymalizuje wydajność poprzez redukcję ciepła, które powoduje zatykanie się metalu na obrabianym przedmiocie.
Wewnętrzne testy krążka fibrowego Norton RazorStar® w porównaniu ze standardową tarczą ceramiczną wykazały, że nowo zaprojektowane ceramiczne ziarno usunęło prawie 100% więcej materiału przy mniejszym zużyciu krążka i wymagało mniejszej mocy na gram do usunięcia, co znacznie poprawiło wydajność operatora i maszyny.
W jednym teście ze stalą węglową, nowe zaprojektowane ceramiczne ziarna usunęły o 2000 gramów więcej niż standardowe ceramiczne ziarna. Wydajność krążków RazorStar® znacznie przewyższa wydajność konwencjonalnych tarcz fibrowych, usuwając więcej materiału przy większej szybkości cięcia.
Krążki fibrowe RazorStar® oferują operatorom również inne zauważalne zalety w porównaniu ze ściernicami. W przypadku dużych spoin krążki RazorStar® wykazały większą szybkość cięcia i więcej materiału usuniętego na sekundę, przy mniejszych wibracjach i hałasie w porównaniu ze ściernicami.
