Введение
Наверняка вы знакомы с тем, что существуют разные классификации зернистости , которые являются частью национальных стандартов абразивов: в США — ANSI, в Европе — FEPA, в Японии — JIS, в России — стандарты ГОСТ. Разные производители используют разные системы классификации, что затрудняет сравнение точильных камней.
Попробуйте ответить на вопрос. Диаметр алмазной частицы составляет 9 мкм (микрон). Какова его зернистость? Скорее всего, вы откроете одну из множества различных таблиц преобразования, чтобы определить однозначный ответ. И в этом случае ваш ответ будет неверным, какие бы значения вы ни называли. Это потому, что то, как мы задаем вопрос, не имеет смысла.
Зернистость во всех существующих классификациях определяет статистический состав абразива по огромному количеству частиц. Классификации не работают с отдельными частицами. Вы не можете определить зернистость отдельной частицы. Частица размером 9 мкм из нашего примера может использоваться с 8 различными значениями зернистости в соответствии с JIS.
Что такое зернистость
Люди всегда будут пытаться свести сложную проблему к одному числу, и уровень выдержки не является исключением. Без сомнения, присвоить один номер любому точильному камню и объявить, что это значение его зернистости, является очень заманчивой идеей, поскольку это сделало бы задачу сравнения тривиально легкой. Когда вы манипулируете в уме различными значениями выдержки, вы должны иметь четкое представление о том, что стоит за этими цифрами. Если вы используете диаграммы преобразования, вы должны знать фундаментальные недостатки и ограничения каждой классификации.
- FEPA – Европейская классификация
- JIS — японская классификация.
- ГОСТ - Российская классификация.
Каждая из этих классификаций дает определение своего набора значений зернистости. Значение зернистости является дискретным, а не непрерывным. Например, FEPA-F определяет зернистость 800 и 1000, но не существует значений зернистости 801 или 900.
Любой абразив (твердый, пастообразный или порошкообразный) состоит из огромного количества частиц. В мире пони и бабочек (где, кстати, живут маркетологи многих производителей) все частицы одинакового размера. В реальном мире абразивные частицы никогда не бывают одинакового размера, поскольку некоторые из них будут больше, а другие меньше. Даже если производитель тщательно сортирует абразивные частицы по размерам, всегда будет определенный диапазон размеров. Как классифицировать абразивный порошок, состоящий из миллиардов частиц разного размера?
Классификации привносят элемент порядка в этот хаотичный мир статистики.
Значение зернистости определяет распределение частиц по размерам (PSD).
PSD любого конкретного абразива является интегральной функцией. Цель PSD — ответить на простые вопросы, например: каков средний, максимальный и минимальный размер частиц?
Средний дает мало. Два очень разных абразива могут иметь одинаковое среднее значение. Средний размер зерна не попадает в центр диапазона.
Нам нужно что-то еще. Большинство исследуемых абразивных частиц должно находиться в определенном диапазоне (между минимумом и максимумом).
Пояснительная картинка – зернистость грубых абразивов по классификации FEPA-F. (На всех графиках мы используем логарифмическую шкалу).
Давайте возьмем на себя роль лаборанта, которому было поручено определить зернистость абразивного порошка FEPA-F. Берем последовательно пары эталонных сит, причем более крупнозернистые сверху, более мелкозернистые снизу. И насыпаем порошок через верх. Если большая часть порошка проходит через верхнее сито, но улавливается нижним ситом, то образец соответствует значению зернистости. Возможны три случая:
- Абразив некачественный (с широким PSD), поэтому может не соответствовать ни одному значению зернистости.
- Абразив удовлетворяет только одному значению зернистости.
- Абразив очень однороден (с узкой PSD) и поэтому соответствует двум или даже более значениям зернистости. Например, зерно размером 100±5 мкм можно отнести одновременно к F150 и F120.
Общая проблема при использовании таблиц значений зернистости заключается в том, что значение зернистости одной классификации никогда не совпадает с каким-либо другим значением зернистости другой классификации. Если производитель заявляет, что точильный камень соответствует определенному значению зернистости, невозможно определить, соответствует ли зернистость точильного камня другой классификации, без проведения тщательного лабораторного анализа. Мы можем только делать предположения и упрощения.
Что такое диапазон зернистости
Мы упрощаем суть дела, поскольку говорим лишь о части абразивных частиц. Основной диапазон является важным параметром, характеризующим размер частиц. Средний размер должен попадать в основной диапазон. Вторая часть может выходить за пределы описанного диапазона. Это называется соседним диапазоном .
Поясняющая картинка — значение зернистости по классификации FEPA-F: основной диапазон — синий, соседний — черный.
Соседний диапазон может оказать существенное влияние на чистоту абразива в целом. Например, абразив J 2500 (JIS) имеет основной диапазон 5–6 мкм, а зерна смежного диапазона могут достигать размера 14 мкм, что почти в три раза больше.
Мы покажем вам пример, почему все таблицы преобразования зернистости являются приблизительными. Средний размер частиц J 2500 (JIS) и 7/5 (ГОСТ 9206-80) очень близок. Основной диапазон J 2500 уже. Однако ГОСТ не имеет крупных зерен в соседнем диапазоне. Поэтому нельзя считать J 2500 = ГОСТ 7/5.
И это еще не все! Соседний диапазон составляет ~91%. Размер остальных 9% частиц может выходить за пределы соседнего диапазона. Это называется пороговым диапазоном .
Например, абразив зернистостью J 240 имеет основной диапазон 57±3 мкм, но зерна порогового диапазона могут иметь размер до 127 мкм! Это не какой-то дефект. Это существующий промышленный стандарт.
Не следует спешить с крайними выводами о том, что стандарты не имеют смысла. Настоящие абразивы, скорее всего, будут иметь приемлемый гранулометрический состав. Отдельные очень крупные частицы становятся сильными концентрациями напряжений и исчезнут во время обкатки.
FEPA
FEPA (Федерация европейских производителей абразивов) регулирует стандарты абразивов для Европы. Несмотря на наличие собственного национального стандарта ANSI , производители в США обычно используют стандарты FEPA для указания зернистости обычных абразивов.
Исторически значение зернистости объяснялось количеством частиц в единице объема для заточки камней и кругов. Поскольку абразивы наждачной бумаги не имеют объема, их зернистость объяснялась количеством частиц на единицу площади. Такой не очень продуманный подход привел к тому, что один и тот же абразив может иметь разную зернистость на точильном камне и наждачной бумаге. Во избежание путаницы для заточных камней и кругов используется обозначение «Ф» (классификация называется FEPA-F), а для абразивов наждачной бумаги — обозначение «P» (FEPA-P).
Каждый из двух стандартов, в свою очередь, делится на два подстандарта: на макрозернистость (крупную крупу) и микрозернистость (мелкую крупку). У них разные требования к диапазону зернистости.
- Основной диапазон FEPA называется D50 (диапазон 50 % мин/макс в таблице ниже).
- Соседний диапазон называется D94-D3 и указан для микрозерен от F220 до F1200. (Мин 94%> и максимум 3%< в таблице ниже).
- FEPA-F не имеет пороговых диапазонов.
ДЖИС
JIS (Японские промышленные стандарты) регулируют японские стандарты абразивов. В этой статье анализируется только микрозернистость для JIS.
- Основной диапазон JIS называется D50 (диапазон 50 % мин/макс в таблице ниже).
- Соседний диапазон называется D94-D3 . (Мин. 94%> и макс. 3%< в таблице ниже).
- Пороговый диапазон указан в таблице ниже: максимальный и минимальный.
ГОСТ 9206-80.
ГОСТ регулирует стандарты абразива для России, Украины и других стран бывшего СССР.
- ГОСТ 9206-80 на алмазные абразивы.
- ГОСТ 3647-80 на абразивы неалмазные.
ГОСТ 9206-80 (для алмазов) использует интуитивно понятную систему наименований значений зернистости: в ней прямо указан основной диапазон. Но здесь есть одна загвоздка, поскольку существуют еще смежные и пороговые диапазоны. Таким образом, алмазный порошок 2/1 может включать зерна размером от 0 до 3 мкм.
- Основной диапазон для 9206-80 D50 (средний диапазон основной/макс).
- Соседний диапазон называется D95-D5 . (Мин. 95> и макс. 5%< в таблице ниже).
- Пороговый диапазон указан в таблице ниже: максимальный и минимальный.
Одной из наиболее привлекательных особенностей классификации ГОСТ 9206-80 является ее легко запоминающийся подход для всех трех диапазонов: основного, смежного и порогового. Для микрозерен необходимо лишь запомнить последовательность микрон 1 – 2 – 3 – 5 – 7 – 10 – 14 – 20 – 28 – 40 – 60. Аналогичная последовательность действий наблюдается и для макрозерен. Соседняя пара цифр будет основным диапазоном для одного и того же значения зернистости (например, 7/5 — это основной диапазон от 5 до 7 мкм). Соседний диапазон находится на одну ступень ниже (от 3 до 7 мкм). Пороговый диапазон составляет еще один шаг вниз и один шаг вверх (от 2 до 10 мкм).
ГОСТ 9206-80 также включает уникальную классификацию субмикронных зерен, но мы остановимся на ней здесь.
ГОСТ 3647-80.
ГОСТ 3647-80 (для неалмазов) использует почти ту же микронную лестницу. Однако он использует другую систему именования. Для макрозерен зернистость обозначается цифрой, а для микрозерен – цифрой с индексом «М» (для Микро). При этом разработчики стандарта «сплавили» макрозернистость и микрозернистость: зернистость 5 = М63, а зернистость 4 = М50. (Они полностью эквивалентны, за исключением порогового диапазона).
- Основной диапазон для 3647-80 называется D50 и работает точно так же, как в FEPA и JIS (диапазон 50 % мин/макс в таблице ниже).
- Соседние значения диапазона являются переменными и не имеют обозначения D. (Мин. **> и макс. *%< в таблице ниже).
- Пороговый диапазон указан в таблице ниже: максимальный и минимальный.
Таблица диапазона зернистости
Все вышеперечисленное звучит не совсем интуитивно. На самом деле стандарты еще сложнее, поскольку они регулируют еще и форму частиц .
Все полученные данные мы суммировали в одном графике. Ось y представляет размер зерна в логарифмическом масштабе, на котором 0, 1, 10 и 100 мкм отмечены горизонтальными линиями.
Теперь, приложив всего лишь немного усилий, вы сможете ответить на некоторые трудные вопросы. Иногда вы видите, что данные явно не совпадают с «общепринятыми» таблицами значений зернистости. Например, точильные камни Boride серии Golden Star имеют две маркировки: FEPA-F и JIS. «J-1500» напечатано на точильном камне с зернистостью F800.
Никакие таблицы зернистости не объяснят, как получается J-1500 = F800.
Таблица диапазона зернистости объясняет это. В Boride Golden Star 800, вероятно, используется высококачественный абразив с узким основным диапазоном, соответствующий F800 и J-1500, но не J-2000!
Нерегулируемые значения зернистости
Все стандарты, которые мы описали, созданы с учетом большой маржи. Необработанный песок, который экскаватор выкапывает из карьера, вероятно, подходит для одного из стандартных значений зернистости. И тем не менее, производители абразивов часто изобретают собственные значения зернистости в стандартных абразивных шкалах! Boride продает камни с несуществующей зернистостью F 900.
Самая высокая зернистость JIS — 8000. Производители японских водных камней предлагают свои «продолжения шкалы JIS». Конечно, каждый идет своим путем, не обращая внимания на то, что делают другие. У нас есть 10К, 13К, 15К, 20К. даже зернистость 30 К. Только данные о размере зерна смогут сказать нам, что означает конкретное значение зернистости.
Почему не микроны?
Использование микронов для обозначения зернистости — очень привлекательная идея для конечного потребителя. Однако это может ввести в заблуждение, поскольку создает иллюзию, что все абразивные частицы имеют одинаковый размер. Но есть более существенная причина, почему микроны не используются. Стандарты абразивного материала — это язык, на котором говорят в отрасли. Поставщик абразива покупает алмазный порошок у какого-либо крупного производителя синтетических алмазов, и все, что ему нужно знать, — это степень зернистости и стандарт, которому она соответствует. Все многочисленные аспекты, связанные с распределением частиц по размерам и форме, регулируются этим стандартом. В свою очередь, выпускаемые абразивы наследуют все эти аспекты. Когда потенциальный покупатель (например, производитель поршней для автомобильных двигателей) желает купить абразивы для сверхтонкого хонингования, он называет величину зернистости и масштаб, которому она должна соответствовать. Все говорят на одном языке. Если этого не сделать, то нет никакой гарантии, что алмазный порошок не будет содержать крупных зерен, что в конечном итоге приведет к фатальной неисправности двигателя.
Большая логарифмическая диаграмма зернистости
Большая логарифмическая диаграмма твердости (GLGC) была создана и поддерживается Mr.Wizard.
Прочти меня .
Обновления .
Заключительные слова
Теперь вы должны лучше понимать необходимость использования диаграмм преобразования , с одной стороны, а также присущие им ограничения в использовании — с другой. Подавляющее большинство известных производителей абразивов вообще не используют никаких классификационных стандартов или отходят от них для некоторой своей продукции. Но каждую метку в представленной таблице следует понимать не как узкую точку, а скорее как туманное пятно. Капля может быть меньше или больше (в зависимости от того, насколько строго были подобраны зерна для конкретного абразива). Если вы конвертируете одно значение зернистости в другое, не забывайте слово «приблизительно».
Значения зернистости и диапазоны зернистости относятся к абразивам, а не к режущей кромке или процессу заточки.
Цитата из файла чтения GLGC :
Диаграмма не дает и не может дать количественную оценку или сравнить абсолютные результаты. Хотя таблица содержит конкретные продукты, ее основная цель — каталогизировать и отобразить различные стандарты, в том числе патентованные. Поскольку разные продукты, соответствующие одному и тому же стандарту, могут иметь совершенно разные характеристики из-за разного состава, невозможно провести прямое сравнение только по этим цифрам. Производительность абразива измеряется не размером частиц, а скоростью удаления материала и шероховатостью поверхности готовой детали в определенных условиях, причем последнее само по себе требует количественного определения нескольких параметров. (Ra, Rz, Rrms и т. д.) Производительность абразива сильно варьируется и зависит, по крайней мере, от этих факторов, которые не выражаются количественно с помощью единого среднего размера частиц:
- химический состав
- хрупкость (тенденция обнажать новые края и разбиваться на более мелкие частицы при использовании)
- угловатость частицы (острота)
- сферичность частицы (соотношение сторон)
- распределение частиц по размерам (например, более строгий, чем стандартный)
- характеристики основы или склеивания (податливость, гибкость и т. д.)
- плотность точки резки (открытый или закрытый слой, пропорция связующего и т. д.)
- состав и твердость заготовки.
- давление и скорость нанесения (влияет на глубину проникновения песка)
- режущее средство (смазка)
Что читать дальше
Абразивы 101 на uama.org
Часто задаваемые вопросы по заточке от Брента Бич
Перечень абразивных стандартов (в работе)
- ГОСТ 9206-80 — советский отраслевой стандарт, регламентирующий зерновой состав и зернистость суперабразивов. Признан региональным стандартом в России, Казахстане, Белоруссии и Украине (принят как ДСТУ 3292-95). В ГОСТ 9206-80 предусмотрена очень понятная система обозначения зернистости, например, 7/5 означает, что размер частиц должен находиться в пределах от 5 мкм до 7 мкм.
-
ISO 6106-2013 — Международный стандарт по размеру зерна суперабразивов. Международная организация по стандартизации (ISO) — всемирная федерация национальных органов по стандартизации. Члены ISO имеют национальные стандарты, полностью совместимые с ISO 6106.ГОСТ 3647-80 — советский отраслевой стандарт, регламентирующий зерновой состав и зернистость обычных абразивов. Признан региональным стандартом в России, Казахстане, Беларуси и Украине. Пример обозначения зернистости: М5.
- ANSI B74.16-2002 – США
- ГОСТ Р 53922-2010 - Россия.
- DIN 848 - Германия
- AS 4514-2006 - Австралия
- BS ISO 6106:2013 – Великобритания
- SS-ISO 6106:2013 – Швеция
- ГБ/Т 6406-2016 - Китай
