سابزنی و برش از مهمترین فرآیندهای سنگزنی با صفحه سنگهای فیبری است. صفحه سنگهای فیبری برای برش، شکلدهی فلزات، آلیاژها و انواع مواد سخت و نرم و عملیات پایانی استفاده میشوند. امروزه استفاده از دانههای ساینده در صنعت سنگزنی شرایط دستیابی به کیفیت سطحی بالا، تلورانس ابعادی و فرآیندی پایا را مهیا کرده است. در عملیات سنگزنی، ذرات ساینده با توزیع اندازه مشخص، شکل، ساختار و سایر خواص، در ابعادی نسبتا بزرگ (در مقایسه با سایر سایندهها) استفاده میشوند. مثلا صفحات ساب مهندسی شده با توزیع ذرات مشخص، از طراحی بر مبنای توزیع آماری ذرات الگو میگیرند. با این حال، عمده ابزارهای موجود در بازار از توزیع رندوم ذرات ساینده بهره میبرند.
مشخصات ذرات ساینده بهطور عمدهای خواص این ابزارها را تحت تاثیر قرار میدهد. در تمامی طول مراحل انجام فرآیندهای برش و ساب، تمامی لایههای ذرات ساینده صفحه سنگ باید دارای توزیع یکسان و کنترل شده و عاری از ناخالصی باشند. جنس عمده این ذرات ساینده شامل آلومینای سفید، آلومینای قهوهای و سیلسیوم کارباید است. نقش اصلی این ذرات، براده برداری از سطح مواد و حذف آن است، پس باید سختتر از قطعه کار باشند تا فرآیند حذف مواد و براده برداری تسهیل گردد. تصویری از ذرات آلومینای سفید مورد استفاده در سنگهای فیبری در زیر قابل مشاهده است.
سایز دانه ها در سنگ های فیبری
سایز دانه ها در سنگ های فیبری، نوع ذرات ساینده و میزان آن با تعداد آنها در لبه برش (چگالی لبه برش) مشخص میشود. سایز دانه ها در سنگهای فیبری مشخص کننده سرعت، دقت و کاربرد صفحه سنگ است. ذرات با اندازه ریز منجر به کاهش زبری سطحی میشوند. صفحهاتی با زبری سطح کمتر نیازمند نیروی ماشینکاری بیشتر هستند و عمر کوتاهتری دارند. از طرفی ذرات بسیار بزرگ بر کیفیت سطحی قطعات بعد از فرآیند سنگ زنی تاثیر منفی دارد و میزان مصرف آنها نیز بیشتر است. بنابراین اندازه ذرات ساینده، فاکتور بسیار مهمی در تولید صفحات ساب و برش به شمار میرود.
توزیع اندازه ذرات ساینده، برای ذرات درشت به وسیله الک کردن و برای ذرات خیلی ریز به وسیله ته نشینی ذرات تنظیم میگردد. الک کردن، یکی از سادهترین روشها برای جداسازی ذرات با استفاده از الکهایی با اندازههای مش مشخص است. بسیاری از استانداردهای بین المللی وجود دارند که بازههای سایز ذرات را مشخص میکنند. لازم به ذکر است که بیشتر استانداردها اندازه ذرات ساینده را به صورت یک بازه (نه بصورت یک عدد) در نظر میگیرند.
استانداردهای اروپایی عمدتا بر مبنای استاندارد DIN-ISO 8486-1 است که اتحادیه تولیدکنندگان مواد ساینده در اروپا (FEPA) نامیده میشود. به عنوان مثال، استاندارد FEPA ذرات ساینده مورد استفاده در صفحه سنگهای فیبری را از بزرگترین سایز ذرات F4 (قطر ذرات 3 میلیمتر) تا ریزترین ذرات F1200 (قطر ذرات 3 میکرون) دستهبندی میکند. عمده این استانداردها، ذرات ساینده را با یک عدد مربوط به سایز مش، مابین دو الک مربوطه، بیان میکنند. تعینن اندازه دانهبندی با عبور دادن متوالی از الکهایی که ابعاد سوراخهای آن از استانداردهای ویژهای تبعیت میکند، اتفاق میافتد. سایز دانه ها در سنگ های فیبری بوسیله تعداد مشها (تعداد توری الک) در یک اینچ (به صورت خطی) مشخص میشود. موادی که از شماره مش مدنظر عبور کنند، دارای شماره مش بزرگتر و موادی که روی الک مش باقی بماند، دارای سایز مش کوچکتر از آن الک هستند. پس بنابراین عدد مش به معنای یک عدد مطلق نیست و یک بازه را نشان میدهد. در شکل زیر یک مثال از مش F10 و توزیع حجمی ذرات روی الکهای با مش کمتر و بیشتر نشان داده شده است. همانطور که مشخص است، بیش از 70 درصد حجمی ذرات دارای مش شماره 10 هستند.
سایز دانه ها در سنگ های فیبری بر اساس کاربرد آنها در چهار دسته درشت (زبر)، متوسط، ریز (نرم) و خیلی ریز تقسیمبندی میشود که در جدول زیر اندازه آنها مشخص شده است.
دانه بندیها از سایز 8 که درشتترین سایز دانهها است تا دانهبندی خیلی ریز با سایز 600 را تشکیل میدهند. بسته نوع کاربری و قطعه کار مورد نیاز سایز این دانه بندی ها انتخاب میشود. دانهبندی بالاتر از ۶۰۰ که در این تقسیم بندی نیامده، پودرهای ساینده محسوب شده و در ساخت سنبادهها کاربرد دارند.
کلاس ذرات | سایز مش |
درشت (Coarse) | 8، 10، 12، 14، 18، 20، 24 |
متوسط (Medium) | 30، 36، 46، 54، 60 |
ریز (Fine) | 80، 100، 120، 150، 180 |
خیلی ریز (Very-Fine) | 220، 240، 280، 320، 400، 600 |
لازم به ذکر است که دو استاندارد پرکاربرد ژاپنی (JIS) و آمریکایی (ANSI) نیز سایز دانه ها در سنگ های فیبری را مطابق دستورالعمل اختصاصی خودشان معرفی میکنند که در زیر سایز مش و اندازه قطر دانه مربوط به سه استاندارد پرکاربرد FEPA، ANSI وJIS آمده است. سری FEPA P مخصوص کاغذ سنباده است.
دانه بندی صفحه سنگها
تا بدین جا دانستیم که سایز دانههای به کار رفته در سنگهای فیبری بر اساس قطر دانه و سایز مش چگونه تعیین میشود و در استانداردهای پرکاربرد، این اندازه چه مقدار در نظر گرفته میشود. حال میخواهیم بدانیم در صفحه سنگهای مختلف، این دانه بندی به چه صورت است.
به طور کلی در صفحه سنگهای مربوط به برش از کلاس دانهبندی متوسط (F30-F60) مطابق استاندارد FEPA استفاده میشود. این دانهبندی ریز سرعت برش بالاتر در کنار مصرف پایینتر را موجب میشود. جنس مواد به کار رفته در صفحات برش عمدتا شامل آلومینای سفید و خالص، به دلیل چقرمگی و تافنس بالاتر آن در مقایسه با آلومینای قهوهای، است. در صفحات مربوط به ساب عمدتا از آلومینای قهوهای با کلاس دانهبندی درشت و متوسط (F24-F46) استفاده میشود. ذرات درشتتر خاصیت براده برداری بالاتری دارند در حالیکه مصرف آنها نیز بالاتر است. جنس صفحات مربوط به ساب، بسته به جنس قطعه کار ممکن است سیلیکون کارباید یا آلومینای سفید هم در نظر گرفته شود.
درجه سختی صفحه سنگ
درجه سختی صفحه سنگها با حروف لاتین A تا Z مشخص میشود. A نرمترین و Z سختترین است. این شاخص تعیین میکند که چسب تا چه اندازه دانههای ساینده را محکم در کنار یک دیگر نگه میدارد. A تا H برای ساختارهای نرم، I تا P برای ساختارهای نسبتا سخت و Q تا Z برای ساختارهای سخت استفاده میشود. این درجه تقریبا بر تمام موارد برش و سایش مانند: سرعت چرخش، خنک شوندگی، عمق برش و… تاثیر میگذارد.
نمایش دانه بندی صفحه سنگها
سایز مربوط به دانهبندی استفاده شده در صفحه سنگهای فیبری، توسط سازندگان آنها و اجبار استاندارد ایمنی مورد استفاده، بر روی محصولات درج میشود. نحوه خواندن اطلاعات متریال مورد استفاده بدین صورت است که اولین حرف نوع ساینده مورد استفاده است. حرف A برای آلومینای قهوهای، حرف WA برای آلومینای سفید و حرف C برای سیلیکون کارباید نوشته میشود. دومین عدد سایز دانه ها در سنگ های فیبری را نشان میدهد. که مفصلا راجع به آن بحث شد. اعداد و حروف بعدی سختی ماده ساینده و ساختار آنها را نشان میدهد که در بالا به آن اشاره کردیم. به طور مثال A30TBF نشاندهنده آلومینای قهوهای با سایز مش 30 (متوسط قطر دانهها 625 میکرون) با درجه سختی Hard و از نوع اتصال رزینی تقویت شده با فایبر گلاس است.
در شکل زیر نمونهای از علائم درج شده جهت نشان دادن سایز دانه ها در سنگ های فیبری را نشان داده شده است.