Зернистость – с чем ее едят?

Основа

Абразивная бумага может быть изготовлена на разных материалах:

• На бумажной основе производят основную долю изделий с абразивом. Для повышения прочности бумажного полотна к разрыву, истиранию, изгибу его пропитывают полимерами и смолами. Благодаря этим составам изделие приобретает и влагостойкие свойства. Но все равно, бумага – предмет хрупкий и для интенсивной длительной работы не подходит. На нее наносят мелкое зерно.
•  Наждачная бумага на тканевой основе более устойчива к истиранию и износу. Зерно держит так же хорошо, полотно дополнительно обладает эластичностью и устойчивостью к влаге, интенсивной работе с разными материалами даже шлифмашинкой, для которой выпускают насадки на липучке.
•  Комбинированное тканево-бумажное полотно (двухслойное) сочетает в себе лучшие свойства предыдущих материалов. Изделие обладает эластичностью, устойчивостью к истиранию, сгибанию, влаге. На комбинированной основе производят крупнозернистую наждачку.

В продаже можно встретить бумагу с губчатой основой. Такая хорошо пропускает пыль, не боится влаги, подходит для ручной и механической работы в течение долгого времени.

Что такое фракция

Вы спросите – неужели нарисованные на графике прямоугольники FEPA так сильно отличаются от аналогичных для других классификаций? Все дело в том, что мы сильно упрощаем суть, так как говорим лишь об основной фракции. Основная фракция – это лишь половина абразивных частиц (размер которых ближе всего к среднему значению).

Например, абразив J 2500 (JIS) имеет основную фракцию в диапазоне 5-6 мкм, а зерна смежной фракции могут достигать 14 мкм, что почти втрое крупнее. Если вы взглянете на таблицу преобразования в конце статьи, то увидите, что J 2500 соответствует ГОСТ 7/5.

Но и это еще не все! Основная фракция – около 50% частиц, смежная – еще около 40%. Остается еще 9-10% частиц, размер которых может выходить за диапазон смежной фракции. Это называется предельной фракцией. К примеру, абразив с зернистостью J 240 имеет основную фракцию 57±3 мкм, а зерна предельной фракции могут достигать размера 127 мкм! И это не какой-то брак, это такой стандарт.

Разумеется, не стоит кидаться в крайности и считать, что раз стандарт допускает разброс, безобразный с точки зрения заточки ножей, то производители этим пользуются и халтурят. Реальные абразивные бруски скорее всего будут иметь адекватное распределение размера зерен. Но не зная этого наверняка, не стоит делать допущений.

Что такое шлифовальный круг?

Шлифовальный круг — это режущий абразивный инструмент. Он может использоваться для ручной обработки поверхности или же для работы на станках или специальных шлифовальных приспособлениях. Например, у профессионалов востребован шлифовальный круг для точила с зернистостью, которая обеспечит максимально эффективное использование инструмента.

Шлифовальные круги подразделяются по многим параметрам. Обязательным для каждого вида является наличие абразивных материалов и связующих элементов.

Зерна абразивного материала могут быть выполнены из:

Именно зернистость шлифовальных кругов определяет их основное функциональное назначение. Абразивный материал срезает микроскопическую стружку с деталей или материала. Что касается связки, то она может иметь искусственное или природное происхождение. Назначение связки — прочно скреплять зерна между собой.

Кроме того, на поверхности шлифовального круга обязательно имеются поры. Благодаря пространству, не заполненному связкой — микроскопическим порам, на поверхности и образуется шероховатость. Некоторые производители наделяют шлифовальные круги специфическими пропитками для снижения температуры в зоне обработки. Такие инструменты называют «импрегнированными».

Что такое зернистость

Человек всегда будет стремиться свести любую сложную проблему к одному числу, и зернистость – не исключение. Вне всяких сомнений, присвоить любому точильному камню одно единственное число – зернистость – является очень соблазнительной идеей, так как задача сравнения становится тривиальной.

Основные классификации зернистостей объемных абразивов, которыми пользуются в деле заточки:

• FEPA-F – европейская классификация, которой также пользуются в США
• JIS – японская классификация
• ГОСТ 9206-80 – российская классификация алмазных абразивов
• ГОСТ 3647-80 – российская классификация не-алмазных абразивов

Каждая из этих классификаций дает определение своего набора зернистостей. Зернистость – величина дискретная (не непрерывная). К примеру, FEPA-F дает определение зернистости 800 и 1000, а зернистостей 801 или 900 не существует.

Любой абразив (неважно – твердый, паста или порошок) состоит из громадного числа частиц. В мире пони и бабочек (в котором живут многие маркетологи компаний-производителей) все частицы имеют одинаковый размер. В реальном мире абразивные частицы не могут иметь одинаковый размер, одни будут больше, другие – меньше.

Классификации вносят элемент порядка в хаотический мир статистики. Зернистость определяется как интегральная функция предельного распределения размера зерен. Поясняющая картинка – зернистость грубых абразивов (макрогриты) в классификации FEPA-F (мы используем логарифмическую шкалу на всех графиках).

Примерим на себя роль лаборанта, который должен определить зернистость FEPA-F абразивного порошка. Мы последовательно берем пары эталонных сит – крупнозернистое сверху и мелкозернистое снизу. И сыпем порошок сверху. Если большая часть порошка проходит сквозь верхнее сито и застревает в нижнем сите – значит образец удовлетворяет зернистости. При этом возможны три случая:

1. Если абразив плохой (слишком большое распределение размеров зерен), он может вообще не удовлетворять ни одной зернистости.
2. Нормальный абразив удовлетворяет лишь одной зернистости.
3. Сверхкачественный абразив (с узким распределением размера зерен) может удовлетворять двум или более зернистостям. К примеру, зерно 100±5 мкм можно классифицировать одновременно как F 150 и F 120.

И это – общая проблема при пользовании таблиц зернистостей. Зернистость по одной классификации никогда не совпадает с какой-либо зернистостью другой классификации. Если производитель декларирует соответствие бруска какой-либо зернистости, без тщательного лабораторного анализа невозможно определить соответствие бруска зернистости в другой классификации. Можно лишь делать допущения и упрощения.

Введение

Наверняка вы знаете о существовании разных классификаций зернистости абразивов: в Европе – FEPA, в Японии – JIS, в России – ГОСТ. Разные производители пользуются разными системами, что вносит сложность в идентификации зернистости.

Вопрос на засыпку (попробуйте ответить на него сами или задайте его опытному заточнику, если вы пока не разбираетесь в предмете). Есть алмазная гранула размером 9 мкм. Какова ее зернистость в разных классификациях зернистости?

Скорее всего вы (или ваш визави) откроете одну из многочисленных сводных таблиц, чтобы найти однозначный ответ. И в этом случае ваш ответ будет неверным, вне зависимости от того, какие значения вы назовете. Потому что заданный вопрос просто не имел смысла.

Зернистость во всех существующих классификациях определяет статистический состав абразива как конгломерата огромного количества частиц. С отдельными частицами классификации не работают. Нельзя присвоить зернистость отдельно взятой частице, потому что частица одного размера может входить в совершенно разные фракции абразива. (Частица 9 мкм из нашего примера может входить в 4 фракции по ГОСТ 9206-80, и в целых 8 фракций по JIS!)

Наждачка с крупным зерном (крупнозернистые — macrogrid)

• Самые грубые работы. Снятие заусенцев, ржавчины. ( зерно 1000 мкм — 500 мкм) Новый ГОСТ : P22, P24,P30, P36 (здесь и далее последовательность приведена в порядке уменьшения зерна, т.е. P22 — наибольшее зерно (1000 мкм), P36 — наименьшее (500 мкм)) Старый ГОСТ : 80-П, 63-П, 50-П (здесь и далее в порядке уменьшения зерна, т.е. 80 — наибольшее зерно (1000 мкм), 50 — наименьшее (500 мкм))
• 1. Грубые работы по древесине. Предварительная шлифовка различных поверхностей (500 — 250 мкм)
  2. Новый ГОСТ: P40, P46,P54, P60
  3. Старый ГОСТ: 40-П, 32-П, 25-П
• Снятие слоя лака, краски или олифы. Устранение неровностей штукатурки. Промежуточная шлифовка (250 — 100 мкм) Новый ГОСТ: P70, P80,P90, P100 Старый ГОСТ: 20-П, 16-П, 12-П, 10-П
• • Окончательное шлифование. (50 — 105 мкм)
  • Новый ГОСТ: P120, P150,P180, P220
  • Старый ГОСТ: 20-П, 16-П, 12-П, 10-П

Наждачка с мелким зерном (мелкозернистые — microgrid)

• 1. Тонкое шлифование (60 — 40 мкм)
  2. Новый ГОСТ: P240, P280,P320, P360
  3. Старый ГОСТ: 5-П, 4-П.
• • Полировка, «мокрое» шлифование (с применением смазочно — охлаждающих жидкостей). (40-20 мкм)
  • Новый ГОСТ: P400, P500,P600, P800
  • Старый ГОСТ: M40, M28, M20

• Шлифовка металла, пластика, керамики. Отделочная обработка любых пород дерева, кожаных изделий.

  (20-14 мкм)

  Новый ГОСТ: P1000, P1200

  Старый ГОСТ: M20

• 1. Сверхтонкое шлифование, полирование коррозионно-стойких сталей, изготовление микрошлифов. (14-3 мкм)
  2. Новый ГОСТ: P1500, P2000, P2500
  3. Старый ГОСТ: M14, М10, M7, M5

Также полезно понимать на какие типы разделяют наждачную бумагу помимо размера абразивного зерна и каким образом это сказывается на её функциональном назначении и стоимости.

Гост 3647-80 материалы шлифовальные. классификация. зернистость и зерновой состав. методы контроля (с изменениями n 1, 2) от 21 мая 1980 –

Зернистость наждачной бумаги

В зависимости от фракции абразивной крошки, материала основы и назначения, весь спектр выпускаемого абразивного полотна можно разделить на несколько модификаций.

По величине зерна различают следующие виды шлифовальных полотен: мелкозернистые и крупнозернистые. В таблице приведены показатели зернистости наиболее часто используемой наждачной бумаги:

Начальное шлифованиеисправление незначительных дефектов поверхности

Как видно из таблицы зернистости, область применения наждачной бумаги довольно широка:

• Столярная и мебельная отрасли;
• Машиностроение и промышленное производство;
• Изготовление нестандартного оборудования и приборостроение;
• Ремонт и покраска автомобилей;
• Строительно-отделочные работы.

Это далеко неполный перечень, а способы использования наждачной шкурки в быту и вовсе не поддаются описанию по причине своего бесконечного многообразия.

Наиболее распространенными являются три формы выпускаемых наждачных полотен:

Что касается формы выпуска, наиболее распространенными являются листовая и рулонная. Кроме этого Существуют готовые кольцевые модификации для циклевочных и ручных шлифовальных машин, дисковые накладки для электродрелей и некоторые другие разновидности.

Зернистость шлифовальных кругов

Выбор зернистости шлифовальных кругов зависит от тех требований, которые предъявляются к чистоте обработанной поверхности. На каждом шлифовальном круге есть обозначение (маркировка).

Именно маркировка помогает правильно выбрать наждачный инструмент или точило для выполнения той или иной задачи. Зернистость шлифовальных кругов для дерева и для металла отличается, поэтому от правильно выбранной модели зависит качество обработки. Если на поверхности обрабатываемого материала или инструмента имеются грубые штрихи или просматриваются зазубрины, значит, при выборе зернистости круга была допущена ошибка.

Самыми востребованными на рынке специфического инструментария стали:

Выбор зернистости определяется видом шлифования конкретной степени чистоты поверхности, а также режимом шлифования.

Таблица зернистости шлифовальных кругов

Как выбрать зернистость шлифовального круга? Она подбирается в зависимости от типа операции. Она может быть получистовой или чистовой. Черновое шлифование предполагает использование кругов с достаточно крупными фракциями зерен. Чистовая обработка материала или инструмента требует более мелких фракций. Кроме того, выбор шлифовального круга зависит также от технических особенностей режущего инструмента и режима заточки.

Изготовление

Производство наждачной бумаги впервые было запущено в Китае, в 13 веке. Мастера приклеивали к пергаменту речной песок разной крупности, измельченный ракушечник, семена растений с помощью клея из агар-агара или крахмала. Позже придумали в качестве абразива использовать измельченное стекло, откуда пошел вид «стеклянной бумаги».

Серийное производство наждачной бумаги началось в Лондоне в 1833 году, затем стало распространяться по миру, технологии совершенствовались, и сегодня мы наблюдаем самые разные виды этого изделия.

Этапы производства:

1. Бумажную основу или ткань пропитывают полимерами, чаще латексом из каучука.
2. На подготовленную основу наносят клей, разогретый до 30…50⁰С.
3. Насыпным методом наносят абразив нужной фракции.
4. Отправляют полуфабрикат на сушку в печь. Температурный режим зависит от типа клея, фракции зерна и других факторов.

Таким образом можно изготавливать наждачку невысокого качества в домашних условиях, используя плотный картон, крошку от абразивного круга или растолченное стекло, песок.

Классификация шлифовальных кругов по зернистости

Технические особенности шлифовального круга зависят от степени зернистости.

Классификация по зернистости

Степень зернистости определяет количество снимаемого материала. Например, высокая зернистость лепестковых шлифовальных кругов дает возможность обрабатывать даже крупногабаритные металлические трубы. А для обработки дерева подбирается инструмент с меньшей степенью зернистости.

Круги шлифовальные абразивные с зернистостью разной степени требуются для:

Крупнозернистые модели используются при плоском шлифовании торцом круга, а также при внутреннем шлифовании. Как правило, крупнозернистые инструменты нужны для работы на станках с особенно высоким коэффициентом жесткости и мощности.

Среднезернистые и мелкозернистые круги используются для:

Среднезернистые и мелкозернистые круги требуются в том случае, если предъявляются особенно высокие требования к точности обрабатываемого профиля.

Классификация зернистости должна соответствовать ГОСТ Р 52381-2005. Ранее классификация шлифовальных кругов по зернистости соответствовала ГОСТ 3647.

Поскольку на рынке представлены инструменты разных видов, в том числе, и выпуска прежних лет, обе классификации шлифовальных кругов по зернистости по-прежнему актуальны.

Таблица зернистости шлифовальных кругов по старым и нынешним стандартам

Обозначение зернистости шлифовальных кругов позволит сделать грамотный выбор инструмента, что определит качество выполняемой работы в целом.

Маркировка инструментов

От зернистости абразивов напрямую зависит чистота формируемой поверхности. Зерно может иметь форму сростков или мелких осколков кристаллов произвольной формы. Выпускаются также образцы, в которых зерно имеет форму кристалла.

Зерно шлифовального круга имеет три основных параметра:

1. толщина;
2. ширина;
3. длина.

Однако в большинстве существующих классификаций специалисты оперируют только шириной как определяющим фактором. Размер зерна шлифовального круга определяет количество металла (или иного материала), которое снимается за один проход и общая производительность шлифования.

Детальная маркировка шлифовальных кругов включает в себя:

Следует отметить, что ГОСТ зернистости шлифовальных кругов на рынке представлен в разных редакциях. Они касаются в основном обозначения зернистости и марки абразива. В связи с этим производители иногда маркируют по-разному свою продукцию. Кроме того, на рынке можно встретить модели, которые имеют и новые обозначения, и старые.

Что касается маркировки шлифующих материалов, то она состоит из определенной комбинации букв и цифр. Согласно нормативам ГОСТа 28818-90, электрокорунд нормальный получил в профессиональной среде следующую маркировку: 12А; 13А; 14А; 15А.

Расшифровка зернистости шлифовальных кругов достаточно проста, специалистам на производстве она понятна. Суть ее состоит в следующем: чем больше численное наименование в префиксе, тем, соответственно, лучше качество шлифующего материала. Это значит, что максимально высокая твердость достигается минимизацией ненужных примесей.

Маркировка наждачной бумаги в зависимости от ее назначения: таблица

В зависимости от специфики работ крупнозернистая наждачная бумага подразделяется на несколько основных групп:

Мелкозернистая наждачная бумага так же маркируется в соответствии с особенностями использования:

При покупке наждачной бумаги на оборотной стороне можно обнаружить и другие обозначения. Каждое из них несет определенную смысловую нагрузку, например, разновидность абразивного порошка, способ его крепления, особенности клеевой смеси и тип основы и ее механические свойства. Рассмотрим основные обозначения.

1. Наименование «Р» свидетельствует об абразивной структуре материала;
2. Буква «Л» обозначает форму выпуска, в данном случае – листовая;
3. Цифры «1» и «2» говорят о назначении абразивного полотна: 1 – для шлифования мягких поверхностей, 2 – металла и других твердых и особо твердых материалов;
4. Устойчивость к воздействию влаги обозначается символами «Л1», «Л2» или М;
5. Обозначение «П» свидетельствует о том, что воздействие влаги и сырости крайне нежелательно.

Помимо этих обозначений особое внимание необходимо уделить свойствам самих абразивных частиц.

Нерегулируемые зернистости

Как вы, наверное, догадались, все описанные стандарты создавались с большим запасом. Необработанный песок, который черпает ковшом из карьера экскаватор, наверняка подходит под одну из зернистостей. И тем не менее, очень часто производители абразивов сталкиваются с тем, что их продукт не вписывается ни в одну стандартную зернистость. В этом случае вступают в дело маркетологи! И они начинают изобретать свои собственные зернистости.

Boride изобрела несуществующую зернистость F 900, базируясь на среднем размере зерна. Не исключено, что абразивы с маркировкой F 900 не удовлетворяют стандарту FEPA-F для соседних зернистостей: F 800 и F 1000. Eze-Lap изобрела несуществующую зернистость F 250 для своих грубых алмазов.

JIS заканчивает свое существование на отметке 8000 грит. Но уже начиная с 4000 грит начинается настоящая вакханалия. Производители японских водных камней и примкнувший к ним Norton предлагают собственные “продолжения шкалы JIS”. Разумеется, каждый гнет свою линию, не оглядываясь на других.

Области применения

Наждак применяется во многих сферах производства:

• Многие люди находят нестандартные способы применения наждачки в быту. Например:

• Заточка иголок и ножниц. Достаточно несколько раз проткнуть наждачку иглой, чтобы она стала гораздо острее, а для заточки лезвий ножниц нужно разрезать наждак 3−5 раз.
• Чистка швов между кафельной плиткой. Бывает очень сложно очистить грязь чистящими средствами между швами кафеля. Для этого нужно согнуть лист мелкой шкурки пополам и произвести затирку.
• Обновление разделочной доски. На деревянных разделочных досках со временем появляются борозды от ножа. Эти места могут стать рассадником микроорганизмов. С помощью шкурки можно отшлифовать поверхность доски.

При выборе наждачки следует обращать внимание не только на цену, но и на характеристики:

• Зернистость. Как выбрать нужную наждачную бумагу? Виды зернистости для металла или дерева определяются в зависимости от цели работы: снятие старого слоя краски, полировка или шлифовка.
• Материал — основа. Если выравнивание поверхности будет осуществляться вручную, не имеет смысла тратиться на дорогие изделия. Бумажной основы может быть вполне достаточно.

Итак, наждачка должна соответствовать материалу, который предполагается обрабатывать. Чтобы точно подобрать нужный вариант, следует обращать внимание на информацию, которая обозначена на обороте листа. Если изучить основные обозначения маркировки, то трудностей с выбором не возникнет, а качество работы обрадует.

Размеры зерна = зернистость и назначение наждачной (шлифовальной) бумаги, лент, некоторых дисков и других гибких абразивных инструментов по iso, jis (япония), ansi (cami/uama), “0” grade (северная америка), fepa (европа, индия, турция, юар), gb (китай)

Сводный график

Сведем все полученные данные в один график. Вертикальная шкала – размер зерна в логарифмической шкале, на которой горизонтальными линиями отмечены 0, 1, 10 и 100 мкм.

Теперь, приложив немного усилий, вы сможете ответить на некоторые вопросы, которые раньше ставили вас в тупик. Иногда вы видите явное несоответствие каких-либо данных “общепризнанным” таблицам зернистости.

Таблица зернистости

Если вы прочитали все вышесказанное, вы должны понимать необходимость таблиц преобразования с одной стороны, и огромные ограничения их использования с другой. Подавляющее большинство известных производителей абразивов не пользуются никакими стандартами классификаций вообще, либо отходят от них для некоторых продуктов.

Но каждая надпись в приведенной таблице – это не точка, а размытое пятно. Пятно может быть маленьким, может быть большим (в зависимости от строгости отбора зерен для конкретного абразива). Если вы конвертируете одну зернистость в другую, не забывайте произносить слово “примерно”.

Таблица разделена на серии с соответствующими заголовками. Вертикальная позиция метки – это средний размер зерна в микронах.

Некоторые колонки включают две серии (для компактности), например, в одной колонке вы найдете шкалу “ASTM Sieve” и серию Chosera. В этом случае метки двух серий различаются цветовым оформлением.

Черно-оранжевые вертикальные полосы демонстрируют удвоение размера зерна. Часто считается, что комплект абразивных брусков должен иметь зернистости с логарифмической прогрессией. Так как наша таблица имеет логарифмическую шкалу, то зернистости в наборе должны быть равноудалены друг от друга.

В некоторых колонках вы увидите метки, выделенные красным цветом. Это отмечены серии, которые не имеют своих отдельных колонок.

Цветные метки соответствуют продуктам, имеющим такой же цвет в реальности, например бруски Chosera и алмазы DMT. Цвет алмазных паст, указанный в колонке “♢ Compound”, стал стандартом де факто, ей пользуются компании Advanced Abrasives Corporation, Amplex Superabrasives, BORIDE Engineered Abrasives, Engis®, Norton, PPT Pro Polishing Tools, United States Products Co. Российские алмазные пасты выпускаются в других цветах по требованию ГОСТ.

Фиолетовым цветом отмечены метки, которые были смещены по вертикали для того, чтобы избежать наложения друг на друга. Бруски Shapton 8K и 10K, 15K и 16К были смещены по вертикали на 2%. Micro-Mesh™ MXD 600, 800 и 1200 были смещены на 4.5% (они практически идентичны друг другу по зерну).

Алюмокерамика Spyderco, Wicked Edge, BRKT, а также арканзасы соответствуют «ожидаемой зернистости», то есть по результатам тестов, а не анализа физической структуры.

Продукты с недоказанной зернистостью отмечены серым цветом.

Для стандартных классификаций использовался средний размер зерна основной фракции.

Для продуктов, использующих средний размер зерна в микронах, использовался этот самый размер.

Один пиксел соответствует изменению размера на 1%. Поскольку из статьи вы знаете, что средняя фракция стандартных классификаций имеет существенно больший разброс, положение меток имеет достаточную точность для сравнения.

В колонке “Other” (другие) вы найдете пункт “Table Salt” (поваренная соль). Это шутка автора таблицы.

Таблица зернистости, назначения и маркировки