Schleifmittel aller Arten
Rezension von Techno Revelation | Das Technik MagazinDurch Schleifen werden Oberflächen der verschiedensten Werkstoffe bearbeitet. Vorteil des Schleifens ist, dass selbst harte Werkstoffe mit hoher Maß- und Formgenauigkeit manuell oder mittels Schleifmaschinen bearbeitet werden können. Das Ergebnis besticht durch geringe Rauheit und Welligkeit der Oberfläche.
Einige Einsatzgebiete dieses Verfahrens sind die Formgebung beim Schliff von Edelsteinen oder Verzierungen in Glas, das Schärfen von Schneiden von Werkzeugen, wie Messer, Bohrer, Beile oder Sägen, das Trennen von Materialstücken durch Trennschleifen, die Feinbearbeitung gehärteter Flächen oder die Herstellung von Dünnschliffen für die mikroskopische Untersuchung.
Zu diesen Fertigungsverfahren setzt man die verschiedensten Schleifmittel (Abrasive) ein, die meist in Schleifwerkzeuge gebunden sind. Diese kleinen Hartstoffkörper auf den Gewebescheiben, den Schleifscheiben, keramisch gebunden in Schleifkörper, auf Trennscheiben oder auf Bürsten mit Schleifborstenbesatz, sind die eigentlichen Werkzeuge, die den Werkstoffabtrag bei Schleifen erzielen. Man unterscheidet synthetische (wie Siliziumkarbide, Chromoxide, Korunde, Diamanten, kubisches Bornitrid) und natürliche (wie Granat, Naturdiamant, Quarz, Schmirgel) Kornwerkstoffe. Diese Kornwerkstoffe müssen für ihr Einsatzgebiet einige Grundanforderungen bestehen:
- der Materialabtrag muss eindeutig beim Werkstück liegen und soll die Härte und Schärfe über längere Zeit beibehalten –> sehr hart und möglichst zäh
- hohe Bearbeitungstemperaturen und schnelle Temperaturwechsel müssen ausgehalten werden –> thermische Beständigkeit und Wechselbeständigkeit
- hohe Drücke, hohe Temperaturen dürfen beim Zusammenspiel mit Luft, Kühlschmierstoff oder dem Werkstück selbst, keine chemischen Verbindungen eingehen –> chemische Beständigkeit
Je nach Einsatzgebiet des Schleifvorgangs, Material der zu bearbeitenden Werkstücke und Verfahren (manuell, maschinell) wird das Schleifmittel ausgewählt.
Das am häufigsten eingesetzte Schleifmittel ist Korund, ein Mineral der Klasse der Oxide und eine Modifikation von Aluminiumoxid (Al2O3).
Das härteste und reinste Korund (99,9% Al2O3) ist das Edelkorund-weiß, das wegen seiner außerordentlichen Härte und Temperaturbeständigkeit bis 2000 °C zum Schleifen und Polieren von Glas und Werkzeugstahl eingesetzt wird. Durch geringen Zusatz von Metalloxiden wird beim Edelkorund-rosa eine etwas höhere Zähigkeit erreicht, so dass dieses Schleifmittel bei Form- und Profilschleifen Anwendung findet.
Zum Schleifen hoch legierter Stähle (Anteil eines der Legierungselemente wie Chrom, Nickel, Titan, Molybdän, Titan höher als 5%) wird der Anteil lösbarer Metalloxide weiter erhöht, so dass das Korund, nun als Rubinkorund bezeichnet, höchste Zähigkeit besitzt. Beim Normalkorund ist der Anteil der beigemengten lösbaren Metalloxide noch deutlich höher und somit auch die Zähigkeit gestiegen. Damit lassen sich unlegierte oder niedrig legierte Stähle, Stahlguss und Grauguss bei hoher Anpresskraft der Schleifwerkzeuge an das jeweilige Werkstück bearbeiten.
Durch Mischung aus Normal- und Edelkorund-weiß können nicht wärmeempfindliche Stähle hoher Härte und Festigkeit bearbeitet werden. Korund mit einer Beimischung von bis zu 40% Zirkonoxid, gemischt mit Normalkorund wird zu Schleifscheiben für das Hochdruckschleifen gepresst. Damit erreicht man in kurzer Zeit einen hohen Materialabtrag.
Siliciumcarbid ist eine chemische Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff (SiC). Der Stoff ist im chemischen Aufbau und in seinen chemischen Eigenschaften ähnlich dem Diamant. Hochreines Siliziumcarbid ist farblos, technisches schwarz und nimmt bei niedriger Verunreinigung durch Aluminiumoxid flaschengrüne Farbe an. Durch seine Härte und Wärmebeständigkeit bis 1600°C ist es für die Bearbeitung von Nichteisenmetallen, rostfreien und kohlenstoffreichen Stählen, sowie von keramischen und mineralischen Werkstoffen sehr geeignet. Das hochwertige grüne Siliziumcarbid (kaum Al2O3-Verunreinigung) ist in seiner Härte etwas „weicher“ und wird wegen des extrem hohen Preises für das Bearbeiten spezieller Werkstoffe hergestellt. Dazu gehören Glas, Marmor, Porzellan, Edelstein und Leder, sowie die Feinbearbeitung von Leicht- und Buntmetallen.
Bornitrid, in seiner kubischen Kristallform, ist ein mittels Hochdrucksynthese hergestelltes Schleifmittel, das sowohl als mono- als auch polykristallines Schleifkorn Verwendung findet, Gebunden mit Kunstharz, Keramik oder Sinterbronzen werden diese Schleifkörper auf stählerne oder keramische Grundkörper geklebt, auch um die Kosten des extrem teuren Bonitrids zu minimieren. Wichtig beim Einsatz dieser Werkzeuge ist ein mineralisches oder wasserarmes Kühlmittel, da die thermische Beständigkeit auf einer Schicht Boroxid zurückzuführen ist, die mit Wasser in Lösung geht. Ab ca. 730°C übersteigt die Härte des Bornitrid sogar die des Diamanten. Dadurch gelangt dieses Schleifmittel besonders beim Präzisionsschleifen von Diamanten und zähharter Stähle zum Einsatz. Ungeeignet hingegen ist die Bearbeitung von weichen Stählen, Hartmetallen, Nichteisenmetallen, sowie Nichtmetallen.
Als wohl härtester natürlich vorkommender Stoff ist der Diamant bekannt. Jedoch ist die Einsatzfähigkeit durch seine geringe Warmbeständigkeit (bis 800°C) eingeschränkt. Zum Einsatz beim Schleifen kommen etwas härtere natürliche und künstliche hergestellt Diamanten. Das Diamantkorn kommt als monokristallines Korn, mit einer Vielzahl an Schneiden, als länglich kristallisierte Körnung und als gesinterte Körnung zum Einsatz. Je nach Einsatz- und Verwendungszweck werden diese in Nickel, Kunstharz, Kupfer oder in spezielle Legierungen eingebunden. Diese dienen dann zum Präzisionsschleifen von Hartmetall, Glas, Keramik, feuerfester Steine, Graphit, Silizium, Gummi, Germanium oder Schneidkeramik, um nur einige Beispiele zu nennen.
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