Մարդկությունը հազարամյակներ շարունակ գիտի հղկող նյութերի մասին: Մարդիկ օգտագործում էին քարեր և ավազ՝ դանակներ, նիզակներ, նետերի գլխիկներ և ձկան կարթներ ձևավորելու և սրելու համար: Առաջին հղկող նյութը եղել է ավազաքարը, որի մեջ ակտիվ նյութի դերը կատարել են քվարցի ամենափոքր հատիկները։ Մինչև մետաղի մշակման մեթոդների հայտնաբերումը, այս հղկող նյութը հնարավոր էր դարձնում ողջ մարդկության զարգացումը, քանի որ այն ժամանակ մարդիկ պարզապես չունեին աշխատանքի և զենքի գործիքներ պատրաստելու այլ եղանակներ։
Ի՞նչ է դա ֆիզիկական տեսանկյունից
Սովորաբար, հղկանյութերը շատ կոշտ հանքանյութեր են, որոնք գտնվում են Մոհսի կարծրության սանդղակի վերին վերջում՝ քվարցից մինչև ադամանդ: Բայց նույնիսկ փափուկ նյութերը կարող են կատարել այս գործառույթը: Սպունգերը, խմորի սոդան և մրգային փոսերը իրավամբ կարելի է անվանել հղկող նյութեր: Մենք ամեն օր հանդիպում ենք նրանց, և նրանց կարևորությունը մարդու առօրյա կյանքում մեծ է։
Ի՞նչ գործընթացներում կարող են դրանք օգտագործվել:
Հղկող նյութը հաճախ այդպես են անվանում ոչ թե իր ֆիզիկական հատկությունների, այլ օգտագործման առանձնահատկությունների պատճառով: Նման գործընթացների մի քանի դասեր կան. Մասնավորապես, ավազահանող մեքենայի մեջ կարելի է օգտագործել ամենամեծ քանակությամբ նյութեր, որոնք նորմալ պայմաններում չունեն ընդգծված հղկող հատկություններ։ Այս սարքավորումն օգտագործում է օդի կամ ջրի հզոր հոսք, որի մեջ որոշ նյութերի փոքր մասնիկներ շարժվում են մեծ արագությամբ։ Որոշ դեպքերում օգտագործվում է հղկող ցանց, որը կատարում է կոտորակիչի ֆիլտրի դեր։
Ավազահանող մեքենաներն օգտագործվում են մասերի և պատրաստի արտադրանքի փայլեցման և հարդարման համար: Այս դեպքում կարելի է վերցնել գրեթե ցանկացած հղկող նյութ՝ ընկույզի կեղևներից և պտղատու մշակաբույսերի սերմերից, փափկամարմինների կեղևներից և այլ օրգանական նյութերից մինչև պողպատի ամենափոքր կտորները, խարամը, ապակին կամ նույնիսկ խմորի սոդա::
Հիմնական բաղադրիչներ
Քվարցային ավազը կամուրջների և այլ պողպատե կառույցների ավազահանման համար ամենատարածված հղկող նյութն է: Այս դեպքում տեղի է ունենում ժանգի շատ արդյունավետ հեռացում, ինչը զգալիորեն մեծացնում է ինժեներական կառույցների ամրությունը։ Այս գործընթացը պահանջում է բարձր խտության հղկող նյութեր: Որպես կանոն, մետաղական կառույցների մաքրումը ներառում է սեղմված օդի օգտագործումը: Այն գործում է որպես մասնիկների արագացուցիչ և չունի լրացուցիչ քայքայիչ ազդեցություն:
Սակայն որոշ դեպքերում կարելի է օգտագործել նաև ջուր։ Հատկապես բետոն մաքրելիսկառույցները։ Ծովափնյա գոտում կառուցված գրեթե բոլոր կառույցները պարբերաբար դրա կարիքն ունեն։ Բանն այն է, որ ժամանակի ընթացքում դրանց մակերեսին աճում է աղի և այլ ագրեսիվ միացությունների հաստ շերտ։ Քաղցրահամ ջուրը, որին նախապես ավելացվել է համապատասխան նյութ (հղկանյութ), ոչ միայն հեռացնում է դրանք բետոնից, այլև առաջացնում է «աղազրկում»: Կրկին, այս գործողությունը զգալիորեն մեծացնում է շենքերի կյանքը:
Պատրաստի արտադրանքի փայլեցում
Փայլեցումը ամենակարևոր գործընթացն է, որի դեպքում հղկող նյութերը մեծ պահանջարկ ունեն: Որպես կանոն, պատրաստի արտադրանքը կամ որոշ մասերը կատարելագործելու համար օգտագործվում են հատուկ մածուկներ կամ փափուկ սկավառակներ, ինչպես նաև սինթետիկ խեժերի վրա հիմնված միացություններ։ Նույնիսկ պարզ հղկող սպունգը պահանջարկ ունի: Ցերիումի օքսիդը, ադամանդը, քվարցը, երկաթի օքսիդը և քրոմի օքսիդները այսօր ամենատարածված միացություններն են։
Նովակուլիտը (խիտ սիլիցիումի ապարը) նույնպես լավ հումք է փայլեցնող նյութերի արտադրության համար։ Ցերիումի օքսիդը ամենատարածված հանքանյութն է, որն օգտագործվում է ապակի փայլեցնելու համար: Այս միացությունը չի քորում այն, այլ տալիս է հատուկ հարթություն և փայլ։ Սակայն վերջին տարիներին այդ նպատակով ավելի հաճախ են օգտագործվում սիլիցիումի կարբիդը և սինթետիկ ադամանդները: Դրանց հիման վրա արտադրվում է հատկապես թանկարժեք և արդյունավետ հղկող գոտի։ Այն շատ հարմար է հատկապես «քմահաճ» նյութերի մշակման համար։
Օգտագործելով մագնիսական դաշտեր
Վերջին տարիներին արդյունաբերության մեջ ավելի ու ավելի հաճախ են սկսում կիրառել հղկող սրացման գործընթացը: Սա ջուր չի օգտագործում:ճնշման տակ և ոչ սեղմված օդում. հղկանյութի ամենափոքր մասնիկները սավառնում են հզոր մագնիսական դաշտում, որը կազմում է «հղկող անիվը»: Այս մեթոդը օգտագործվում է ճշգրիտ ճարտարագիտության մեջ, քանի որ այն կարող է օգտագործվել փայլեցնելու կամ սրելու այն մասերը, որոնք սովորաբար չափազանց թանկ են և/կամ ժամանակատար մշակման համար: Որպես հղկող նյութ, առավել հաճախ օգտագործվում են ալյումինի միացություններ այն մետաղների հետ, որոնք ունեն այս հատկությունը:
Մագնետորեոլոգիական փայլեցման մեթոդներ
Ռեոլոգիական փայլեցման մեթոդի դեպքում «ֆիզիկական» հղկող գործիքն ընդհանրապես չի օգտագործվում։ Նյութերը խառնվում են հեղուկների հետ, որոնց հաստությամբ շարժվում են էլեկտրական դաշտերի ազդեցությամբ։ Այս մեթոդը շատ նման է վերը նկարագրվածին և օգտագործվում է նաև որոշ մասերի վրա ճշգրիտ ճարտարագիտության և նմանատիպ արդյունաբերության մեջ:
Ընդհանուր առմամբ, վերջին տարիներին արտադրության մեջ ավելի ու ավելի են օգտագործվում հղկանյութերը, որոնք նախապես խառնված են հեղուկների կամ սինթետիկ խեժերի հետ: Լավ օրինակ է GOI թրջված հղկող մածուկը, որը հիմնված է քրոմի օքսիդի վրա: Այն հայտնի է վաղուց, բայց միայն վերջին տարիներին է այն առանձնահատուկ ուշադրության արժանանում։ Պատճառը պարզ է՝ այս միացության ցածր արժեքը և փայլեցման բարձր արդյունավետությունը։ Բացի այդ, հղկող մածուկը նրբորեն գործում է մշակված նյութի վրա՝ առանց այն քերծելու կամ վնասելու:
Հղկող անիվներ անկյունային սրճաղացների համար («grinders»)
Օգտագործվում են ոչ միայն փայլեցման համար։ Հղկող նյութերը կարող են նաև կտրել հատկապես կոշտ նյութերը: Դա անելու համար օգտագործեք բարակ հղկող անիվներ, որոնք պատրաստված են ալյումինի օքսիդի և ֆենոլի հիման վրա:խաղադաշտեր. Հազվագյուտ դեպքերում օգտագործվում է մետաղական հղկող սկավառակ: Նման գործիքներն անփոխարինելի են, մասնավորապես, քարհանքերում մարմարի արդյունահանման գործում։ Բանն այն է, որ այս հանքանյութը շատ խիտ է, այն դժվար է կտրել սովորական սղոցներով։
Ինչպես արդեն ասացինք, սղոցման համար օգտագործվում են ալյումինի օքսիդ, սիլիցիումի կարբիդ, արհեստական ադամանդ և բորի կարբիդ։ Դրանք կարող են օգտագործվել հղկող սկավառակ պատրաստելու համար, դրանք օգտագործվում են նաև հատուկ սղոցներ ձևավորելու համար՝ հատկապես դիմացկուն նյութերի համար։
Արդյունաբերության համար օգտագործվող հիմնական գործիքներ
Այսպիսով, այս միացություններն անհրաժեշտ են նյութերը սրելու, փայլեցնելու, կտրելու համար։ Ժամանակակից արդյունաբերությունը ամենից հաճախ օգտագործում է արհեստական ծագման հղկող գործիք։ Դրա պատճառը սինթետիկների համեմատաբար ցածր արժեքն է։ Բնական ծագման միացությունները շատ ավելի թանկ են։ Դրանց թվում են ալյումինի օքսիդը, որը մենք բազմիցս նշել ենք, ինչպես նաև սիլիցիումի կարբիդը, ցիրկոնիումի երկօքսիդը և այսպես կոչված գերհղկող նյութերը (ադամանդի կամ բորի նիտրիդ):
Բացառությունները հազվադեպ են և ներկայացված են հիմնականում կորունդով։ Այն շատ թանկ է, և դրա օգտագործումը արտադրության մեջ բավականին սահմանափակ է։ Նույնիսկ ավելի հազվադեպ դեպքերում օգտագործվում են բնական ադամանդներ, որոնք պիտանի չեն կտրելու համար՝ իրենց չափազանց փոքր չափերի կամ կառուցվածքային թերությունների պատճառով:
Արդյունաբերական հղկող նյութերի էվոլյուցիան
Անիվների համար արդյունաբերական հղկանյութերի պատմությունը սկսվել է բնական հանքանյութերից՝ քվարցից և սիլիցիումից, ինչպես նաև կորունդից: Հենց վերջինս, ի դեպ, առաջին անգամ ստացավ «զմրուխտ» անվանումը։ Դա առաջին բարն էրհղկող. Բնական օգտակար հանածոների մերժումը սկսվեց քսաներորդ դարի առաջին կեսից և գրեթե ամբողջությամբ ավարտվեց մինչև դրա ավարտը: Եվ այստեղ խոսքը միայն բնական նյութերի բարձր արժեքը չէր։ Փաստն այն է, որ նրանք բոլորն ունեն խիստ սահմանված հատկություններ, որոնք ոչ մի կերպ չեն կարող փոխվել: Սինթետիկ հղկող նյութերը, որոնք ստեղծվել են որոշակի պայմաններում, կարող են լինել բոլորովին տարբեր և ավելի հարմար որոշ անտիպ խնդիրներ լուծելու համար:
Օրինակ, նոր տեխնոլոգիաների միջոցով կարող է ստեղծվել չիպի նմանվող մասնիկի ձևով միացություն։ Այս նյութը իդեալական է մակերեսին փայլեցնող անիվներ կիրառելու համար: Բացի այդ, բոլորովին նոր նյութեր կարելի է ստեղծել՝ միավորելով, օրինակ, տիտանի օքսիդը ալյումինի միացությունների հետ։ Այս հղկող նյութերը իդեալական են հատկապես կոշտ մակերեսների համար:
Ե՞րբ տեղի ունեցավ արդյունաբերության «հղկող առաջընթացը»:
Հղկող նյութերի ժամանակակից արտադրությունը, ներառյալ հղկող անիվների և զմրուխտի կաշվի արտադրությունը, դժվար է նկարագրել ապրանքանիշերի և արտոնագրերի զանգվածի պատճառով, որոնք շատ դեպքերում նկարագրում են նույն արտադրանքը: Նման բախումների լուծումը պարզ է. քիմիական բաղադրության ամենափոքր տարբերությունների պատճառով դուք կարող եք գրանցել նոր ապրանքանիշ: Բայց ո՞րն է սինթետիկ հղկող նյութերի հիմքը, և ե՞րբ է արդյունաբերությունը հնարավորություն ստացել դրանք օգտագործել զանգվածային մասշտաբով:
Իսկապես նշանակալից իրադարձություն էր սիլիցիումի կարբիդի հայտնաբերումը, մի հանքանյութ, որը բնության մեջ չկա: 1890-ականներին սինթետիկ կավահողի ստեղծումը միայն խթանեց այս ոլորտում հետազոտությունների սկիզբը: 1920-ական թվականների վերջինԱրդյունաբերական հիմնական հղկող նյութերը սինթետիկ կավահողն էին, սիլիցիումի կարբիդը, նռնաքարը և կորունդը։
Բայց իրական բեկումը եղավ 1938 թ. Հենց այդ ժամանակ հնարավոր եղավ ստանալ քիմիապես մաքուր ալյումինի օքսիդ, որն անմիջապես գտավ ամենալայն կիրառությունը մեքենաշինության մեջ։ Շուտով պարզ դարձավ, որ ցիրկոնի և ալյումինի խառնուրդն իդեալական է հատկապես կարծր մետաղների կտրման աշխատանքների համար: Սա իսկապես յուրահատուկ հղկող փոշի է. այն պահպանում է բարձր արդյունավետությունը, բայց համեմատաբար էժան է: Այսօր արմավենու վրա դեռ պահպանվում է սինթետիկ ալյումինի օքսիդը, որը պահպանել է բոքսիտի հումքի սկզբնական միկրոբյուրեղային կառուցվածքը։ Մասնավորապես, եզակի Cubitron™-ը ստեղծվել է այս կերպ, ինչպես նաև կերամիկական հիմքով հղկանյութեր SolGel™ ապրանքանիշի ներքո:
«Աղջիկների լավագույն ընկերների» մասին
Բնական ադամանդը ամենահին հղկող քարն է: Այն հայտնի դարձավ 1930 թվականին։ Դրա համար երկու պատճառ կար. Նախ՝ մինչև այդ տարի ադամանդի արդյունահանման ծավալները պարզապես չնչին էին և ֆիզիկապես չէին կարող ծածկել ոլորտի աճող կարիքները։ Երկրորդ, մոտալուտ պատերազմի սուր զգացողության պատճառով շատ երկրներ սկսեցին շտապ միջոցներ փնտրել վոլֆրամի կարբիդը մեքենաների միջոցով մշակելու համար: Այս նյութը մինչ այժմ օգտագործվում է զրահաթափանց արկերի միջուկների արտադրության մեջ։
Խնդիրն այս նյութի անիրատեսական կարծրությունն էր, որը հղկող մշակումը պարզապես չէր ընդունում: 1960-ականներին General Electric ընկերության կողմից իրականացված ուսումնասիրությունհանգեցրեց սինթետիկ ադամանդների զարգացմանը: Ի վերջո, այս ոլորտում հետազոտությունները հանգեցնում են խորանարդ բորի նիտրիդի՝ CBN-ի հայտնաբերմանը: Այս ադամանդի պինդ միացությունը լայնորեն օգտագործվում է այլ հղկող նյութերի արտադրության մեջ, քանի որ այն կարող է բառացիորեն մանրացնել կոշտ պողպատները՝ վերածելով փոշու:
Իհարկե, այս բոլոր հղկող նյութերը, բացի իրենց բոլոր հրաշալի հատկություններից, ունեն մեկ հսկայական թերություն՝ ինքնարժեքը։ Վերջերս բացառություն է արվում Abral հղկանյութը, որը սինթեզված է եվրոպական Pechiney կոնցեռնի կողմից: Այս ընկերությունը մշակել է մի տեսակ «ադամանդների փոխարինող», որը թեև կարծրությամբ չի զիջում նրանց, բայց գնով զգալիորեն հաղթում է։
Բայց ոչ միայն հղկող նյութերն էին, որ առաջ մղեցին արդյունաբերությունը: Մեծ նշանակություն են ունեցել այն նյութերը, որոնք օգտագործվել են որպես դրանց կիրառման հիմք։ Մասնավորապես, երբ ստեղծվեց բակելիտը, հնարավոր եղավ արտադրել ավելի թեթև, բայց ավելի դիմացկուն հղկող անիվներ: Նրանք ավելի հավասարաչափ մանրում էին, և հղկող նյութերն ավելի լավ էին բաշխվում իրենց ներքին ծավալով։ Սա հանգեցրեց նյութի զգալիորեն ավելի լավ մշակմանը:
հղկաթուղթ
Զմրուխտ կաշվից որպես հիմք օգտագործվում են արհեստական և բնական գործվածքներ, թաղանթներ և նույնիսկ սովորական թուղթ՝ ամրացված հյուսված մանրաթելերով: Որոշ դեպքերում «հղկաթղթ» է ստացվում՝ գործվածքը ներծծելով ֆենոլային խեժերի կամ ջրի վրա հիմնված լուծույթով (իհարկե հղկող նյութերի ավելացումով)։ Հնարավոր է նաև ձեռք բերել հղկող սպունգ: Նման գործիքները լայնորեն հայտնի են գրեթե բոլորին, մենք անընդհատ հանդիպում ենք դրանց ևօրական.
Մենք նկարագրել ենք այս նյութերի բազմաթիվ կիրառություններ: Բայց փաստն այն է, որ միջին վիճակագրական մարդն ընդհանրապես չի հանդիպում նրանց մեծ մասին կյանքում։ Այսպիսով, շատերը գիտեն հղկաքարերի, հացաքարերի կամ նույն հղկաթղթի մասին, ինչ-որ մեկը օգտագործել է հղկող ցանց: Բայց քչերը գիտեն նյութերի կոնկրետ տեսակները, որոնք օգտագործվում են, օրինակ, առանցքակալների կամ գերկարծր պողպատից պատրաստված բարձրորակ դանակների արտադրողների կողմից: Վերջիններս, ի դեպ, տանը գրեթե անհնար է սրել։ «Սրիչները» նրանց համար շատ հատուկ են պետք։
Ո՞ր հավելվածներն են հարմար այս կամ այն հղկող նյութի համար:
Հատուկ կարիքների համար անհրաժեշտ են գերհղկող նյութեր, որոնց մասին մենք արդեն հակիրճ նշել ենք վերևում: Դրանք ներկայացված են նաև զմրուխտների, հղկող վրձինների, սկավառակների և շրջանակների տեսքով։ Այսպիսով, ստանդարտ պողպատե դասերից դանակների արտադրության մեջ արտադրողները օգտագործում են ալյումինի օքսիդ և սիլիցիումի կարբիդ: Մյուս կողմից, զանգվածային արտադրությունը սովորաբար պահանջում է ավազահանող մեքենաների ավելի լայնածավալ օգտագործում՝ չժանգոտվող պողպատ, գնդիկավոր առանցքակալներ և հատկապես կոշտ փայտերի զանգվածային վերամշակում: Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում արդյունաբերողները հավատարիմ են մնում «հին լավ» ալյումինի օքսիդին: Այս հղկող փոշին էժան է, բայց շատ արդյունավետ:
Վերջապես
Հղկող նյութերն ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն դեր են խաղում գրեթե այն ամենի արտադրության մեջ, ինչի հետ մարդիկ առնչվում են առօրյայում: Մասնավորապես, առանց դրանց հնարավոր չէ ստեղծել անոդացված ալյումինից պատյաններ, որոնքայնքան հայտնի է «խնձորի» արտադրանքի սիրահարների կողմից: Մի մոռացեք, որ պարզ հղկող քարի «սաղացը» կամ նույնիսկ սովորական հղկաթուղթը գիտնականների և արհեստավորների բազմաթիվ սերունդների գործունեության պտուղն է, ովքեր տարիների ընթացքում հավաքել և համակարգել են իրենց գիտելիքները։
Այն ընկերությունները, որոնք արտադրում են տարբեր տեսակի հղկանյութեր, հղկող անիվներ և զմրուխտ կաշիներ, օգտագործում են տեսական գիտելիքները, որոնք առկա են հարակից շատ ոլորտներում: Նրանք առաջնորդվում են կերամիկայի, կիրառական քիմիայի, ֆիզիկայի և մետաղագործության լայն պրակտիկայով զբաղվող տվյալների ուսումնասիրությամբ։ Հղկող նյութերը միշտ օգտակար կլինեն, դրանք շատ ձեռնարկությունների ժամանակակից արտադրական ցիկլի հիմնական հատկանիշն են:
