Umat manusia telah mengetahui tentang bahan abrasif selama ribuan tahun. Orang-orang menggunakan batu dan pasir untuk membentuk dan mengasah pisau, tombak, mata panah, dan kail ikan. Abrasif pertama adalah batu pasir, di mana peran zat aktif dimainkan oleh butiran kuarsa terkecil. Sampai ditemukannya metode pemrosesan logam, bahan abrasif ini memungkinkan pengembangan seluruh umat manusia, sejak saat itu manusia tidak memiliki cara lain untuk membuat alat kerja dan senjata.
Apa itu dari sudut pandang fisik
Biasanya, bahan abrasif adalah mineral yang sangat keras yang terletak di ujung atas skala kekerasan Mohs - dari kuarsa hingga berlian. Tetapi bahkan bahan lunak pun dapat melakukan fungsi ini. Spons, soda kue, dan lubang buah dapat disebut sebagai bahan abrasif. Kami bertemu mereka setiap hari, dan pentingnya mereka dalam kehidupan sehari-hari seseorang sangat besar.
Proses apa yang dapat digunakan?
Bahan abrasif sering disebut demikian bukan karena sifat fisiknya, tetapi karena fitur penggunaannya. Ada beberapa kelas proses tersebut. Secara khusus, dalam mesin sandblasting, jumlah material terbesar dapat digunakan, yang dalam kondisi normal tidak memiliki sifat abrasif yang nyata. Peralatan ini menggunakan aliran udara atau air yang kuat, di mana partikel kecil dari beberapa zat bergerak dengan kecepatan tinggi. Dalam beberapa kasus, mesh abrasif digunakan, yang berperan sebagai filter perajang.
Mesin sandblasting digunakan untuk memoles dan menyelesaikan bagian dan produk jadi. Dalam hal ini, hampir semua bahan abrasif dapat diambil: dari kulit kacang dan biji tanaman buah-buahan, kulit moluska dan bahan organik lainnya hingga potongan terkecil dari baja, terak, gelas atau bahkan soda kue.
Komponen Utama
Pasir kuarsa adalah abrasif paling populer untuk jembatan sandblasting dan struktur baja lainnya. Dalam hal ini, penghilangan karat yang sangat efektif terjadi, yang secara signifikan meningkatkan daya tahan struktur teknik. Proses ini membutuhkan abrasive dengan kepadatan tinggi. Sebagai aturan, pembersihan struktur logam melibatkan penggunaan udara terkompresi. Bertindak sebagai akselerator partikel dan tidak memiliki efek korosif tambahan.
Namun, dalam beberapa kasus, air juga dapat digunakan. Terutama saat membersihkan betonstruktur. Hampir semua bangunan yang dibangun di kawasan pesisir secara berkala membutuhkannya. Faktanya adalah bahwa lapisan tebal garam dan senyawa agresif lainnya tumbuh di permukaannya dari waktu ke waktu. Air tawar, yang sebelumnya ditambahkan bahan yang sesuai (abrasif), tidak hanya menghilangkannya dari beton, tetapi juga menghasilkan "desalinasi". Sekali lagi, tindakan ini meningkatkan umur bangunan secara signifikan.
Memoles produk jadi
Pemolesan adalah proses terpenting di mana bahan abrasif sangat dibutuhkan. Biasanya, pasta khusus atau disk lunak, serta senyawa berdasarkan resin sintetis, digunakan untuk menyempurnakan produk jadi atau beberapa bagian. Bahkan spons abrasif sederhana sangat dibutuhkan. Cerium oksida, intan, kuarsa, oksida besi dan kromium oksida adalah senyawa yang paling umum digunakan saat ini.
Novakulit (batuan mengandung silika padat) juga merupakan bahan baku yang baik untuk produksi bahan pemoles. Cerium oksida adalah mineral yang paling umum digunakan untuk memoles kaca. Senyawa ini tidak menggoresnya, tetapi memberikan kehalusan dan kilau khusus. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, silikon karbida dan berlian sintetis lebih sering digunakan untuk tujuan ini. Berdasarkan mereka, sabuk abrasif yang sangat mahal dan efektif diproduksi. Sangat cocok untuk memproses bahan yang "berubah-ubah".
Menggunakan medan magnet
Dalam beberapa tahun terakhir, semakin sering di industri mulai mempraktikkan proses penajaman abrasif. Ini tidak menggunakan air.di bawah tekanan dan bukan udara terkompresi: partikel abrasif terkecil melayang di medan magnet yang kuat, yang membentuk "roda gerinda". Metode ini digunakan dalam rekayasa presisi, karena dapat digunakan untuk memoles atau menajamkan bagian-bagian yang biasanya terlalu mahal dan/atau memakan waktu untuk diproses. Sebagai bahan abrasif, senyawa aluminium dengan logam yang memiliki sifat ini paling sering digunakan.
Metode pemolesan magnetorheologis
Dengan metode pemolesan reologi, alat abrasif "fisik" tidak digunakan sama sekali. Bahan dicampur dengan cairan, yang ketebalannya bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Metode ini sangat mirip dengan yang dijelaskan di atas, dan juga digunakan pada beberapa bagian dalam rekayasa presisi dan industri serupa.
Secara umum, dalam beberapa tahun terakhir, bahan abrasif yang dicampur dengan cairan atau resin sintetis semakin banyak digunakan dalam produksi. Contoh yang baik adalah pasta abrasif yang dibasahi oleh Pemerintah Indonesia berdasarkan kromium oksida. Sudah dikenal sejak lama, tetapi baru dalam beberapa tahun terakhir mendapat perhatian khusus. Alasannya sederhana - biaya rendah senyawa ini dan efisiensi tinggi dalam pemolesan. Selain itu, pasta abrasif bekerja dengan lembut pada bahan yang diproses tanpa menggores atau merusaknya.
Roda abrasif untuk gerinda sudut ("gerinda")
Mereka digunakan tidak hanya untuk memoles. Abrasive juga dapat memotong bahan yang sangat keras. Untuk melakukan ini, gunakan roda gerinda tipis yang dibuat berdasarkan aluminium oksida dan fenolikpenawaran. Dalam kasus yang jarang terjadi, cakram abrasif logam digunakan. Alat semacam itu sangat diperlukan, khususnya, dalam ekstraksi marmer di tambang. Faktanya adalah mineral ini sangat padat, sulit untuk dipotong dengan gergaji biasa.
Seperti yang telah kami katakan, aluminium oksida, silikon karbida, berlian buatan dan boron karbida digunakan untuk menggergaji. Mereka dapat digunakan untuk membuat cakram abrasif, mereka juga digunakan untuk membentuk gergaji khusus untuk bahan yang tahan lama.
Alat utama yang digunakan untuk industri
Jadi, senyawa ini diperlukan untuk mengasah, memoles, memotong bahan. Industri modern paling sering menggunakan alat abrasif yang berasal dari buatan. Alasan untuk ini adalah biaya sintetis yang relatif rendah. Senyawa yang berasal dari alam jauh lebih mahal. Ini termasuk aluminium oksida, yang telah kami sebutkan berulang kali, serta silikon karbida, zirkonium dioksida, dan apa yang disebut superabrasif (berlian atau boron nitrida).
Pengecualian jarang terjadi dan diwakili terutama oleh korundum. Ini sangat mahal, dan penggunaannya dalam produksi sangat terbatas. Dalam kasus yang lebih jarang, berlian alami digunakan yang tidak cocok untuk dipotong karena ukurannya yang sangat kecil atau cacat struktural.
Evolusi bahan abrasif industri
Sejarah industri abrasif untuk roda gerinda dimulai dengan mineral alami - kuarsa dan silikon, serta korundum. Omong-omong, itu adalah yang terakhir, untuk pertama kalinya yang menerima nama "amplas". Itu adalah bar pertamakasar. Penolakan mineral alami dimulai pada paruh pertama abad kedua puluh dan hampir sepenuhnya selesai pada akhirnya. Dan intinya di sini bukan hanya mahalnya bahan alami. Faktanya adalah bahwa mereka semua memiliki properti yang didefinisikan secara ketat yang tidak dapat diubah dengan cara apa pun. Abrasive sintetis, dibuat dalam kondisi tertentu, bisa sangat berbeda dan lebih cocok untuk menyelesaikan beberapa tugas yang tidak biasa.
Misalnya, melalui teknologi baru, senyawa dengan bentuk partikel yang menyerupai chip dapat dibuat. Bahan ini sangat ideal untuk mengaplikasikan roda pemoles ke permukaan. Selain itu, bahan yang sama sekali baru dapat dibuat dengan menggabungkan, misalnya, titanium oksida dengan senyawa aluminium. Bahan abrasif ini ideal untuk permukaan yang sangat keras.
Kapan "terobosan abrasif" di industri ini terjadi?
Produksi abrasif modern, termasuk produksi roda gerinda dan kulit ampelas, sulit dijelaskan karena banyaknya merek dagang dan paten, yang dalam banyak kasus menggambarkan produk yang sama. Solusi untuk tabrakan semacam itu sederhana - karena perbedaan terkecil dalam komposisi kimia, Anda dapat mendaftarkan merek dagang baru. Tapi apa dasar dari abrasive sintetis, dan kapan industri mendapat kesempatan untuk menggunakannya dalam skala massal?
Peristiwa yang benar-benar penting adalah penemuan silikon karbida, mineral yang tidak ditemukan di alam. Penciptaan alumina sintetis pada tahun 1890-an hanya mendorong dimulainya penelitian di bidang ini. Pada akhir tahun 1920-analumina sintetis, silikon karbida, garnet dan korundum adalah bahan abrasif industri utama.
Tapi terobosan nyata datang pada tahun 1938. Saat itulah menjadi mungkin untuk mendapatkan aluminium oksida murni secara kimia, yang segera menemukan aplikasi terluas dalam teknik mesin. Segera menjadi jelas bahwa campuran zirkonia dan alumina sangat ideal untuk pekerjaan pemotongan yang menuntut terutama pada logam keras. Ini adalah bubuk abrasif yang benar-benar unik: mempertahankan kinerja tinggi, tetapi relatif murah. Saat ini, kelapa sawit masih dipegang oleh aluminium oksida sintetis, yang mempertahankan struktur mikrokristalin asli dari bahan baku bauksit. Secara khusus, Cubitron™ yang unik dibuat dengan cara ini, serta abrasive berbasis keramik dengan merek SolGel™.
Tentang "sahabat perempuan"
Berlian alami adalah batu abrasif tertua. Ini menjadi populer pada tahun 1930. Ada dua alasan untuk ini. Pertama, hingga tahun itu, volume penambangan intan sangat kecil dan secara fisik tidak dapat menutupi kebutuhan industri yang terus meningkat. Kedua, karena rasa perang yang akan datang, banyak negara mulai segera mencari cara untuk memproses tungsten carbide menggunakan mesin. Zat ini masih digunakan dalam produksi inti untuk proyektil penembus lapis baja.
Masalahnya adalah kekerasan material ini yang tidak realistis, yang tidak dapat dilakukan oleh proses abrasif. Sebuah studi yang dilakukan pada tahun 1960 oleh General Electric Companymengarah pada pengembangan berlian sintetis. Pada akhirnya, penelitian di bidang ini mengarah pada penemuan kubik boron nitrida, CBN. Senyawa keras berlian ini banyak digunakan dalam pembuatan bahan abrasif lainnya, karena secara harfiah dapat menggiling baja keras menjadi debu.
Tentu saja, semua zat abrasif ini, selain semua sifatnya yang luar biasa, memiliki satu kelemahan besar - biayanya. Pengecualian baru-baru ini adalah abrasif Abral, yang disintesis oleh perusahaan Eropa Pechiney. Perusahaan ini telah mengembangkan semacam "pengganti berlian", yang meskipun tidak kalah dengan mereka dalam hal kekerasan, harganya jauh lebih tinggi.
Tapi bukan hanya bahan abrasif yang mendorong industri ini maju. Yang sangat penting adalah bahan yang digunakan sebagai dasar untuk aplikasi mereka. Secara khusus, ketika Bakelite diciptakan, menjadi mungkin untuk menghasilkan roda gerinda yang lebih ringan namun lebih tahan lama. Mereka digiling lebih merata, dan bahan abrasif didistribusikan dengan lebih baik dalam volume internalnya. Hal ini menghasilkan penanganan material yang jauh lebih baik.
amplas
Kulit ampelas menggunakan kain buatan dan alami, film dan bahkan kertas biasa yang diperkuat dengan serat tenun sebagai dasarnya. Dalam beberapa kasus, "amplas" diperoleh dengan menghamili kain dengan larutan berbasis resin fenolik atau air (tentu saja dengan penambahan bahan abrasif). Spons abrasif juga dapat diperoleh. Alat semacam itu dikenal luas oleh hampir semua orang, kami menemukannya terus-menerus dansetiap hari.
Kami telah menjelaskan banyak aplikasi dari bahan-bahan ini. Tetapi kenyataannya adalah bahwa rata-rata orang tidak menemukan sebagian besar dari mereka dalam hidup mereka sama sekali. Jadi, banyak orang tahu tentang batu asah, batu asah atau amplas yang sama, seseorang menggunakan mesh abrasif. Tetapi hanya sedikit orang yang mengetahui jenis zat tertentu yang digunakan, misalnya, oleh produsen bantalan atau pisau berkualitas tinggi yang terbuat dari baja super keras. Omong-omong, yang terakhir hampir tidak mungkin diasah di rumah. "Sharpeners" bagi mereka membutuhkan hal yang sangat spesial.
Aplikasi apa yang cocok untuk abrasive ini atau itu?
Untuk kebutuhan khusus, diperlukan superabrasif, yang telah kami sebutkan secara singkat di atas. Mereka juga disajikan dalam bentuk kulit ampelas, sikat abrasif, cakram dan lingkaran. Jadi, dalam produksi pisau dari nilai baja standar, pabrikan menggunakan aluminium oksida dan silikon karbida. Produksi massal, di sisi lain, biasanya membutuhkan penggunaan mesin sandblasting yang lebih ekstensif: baja tahan karat, bantalan bola dan pemrosesan massal terutama kayu keras. Namun, dalam banyak kasus, industrialis tetap setia pada aluminium oksida "tua yang baik". Bubuk abrasif ini murah namun sangat efektif.
Akhirnya
Abrasives, secara langsung atau tidak langsung, berperan dalam produksi hampir semua hal yang dihadapi orang setiap hari. Secara khusus, tanpa mereka, tidak mungkin membuat kasing yang terbuat dari aluminium anodized, yangbegitu populer di kalangan penggemar produk "apel". Jangan lupa bahwa "penggiling" batu abrasif sederhana atau bahkan amplas biasa adalah buah dari aktivitas banyak generasi ilmuwan dan pengrajin yang telah mengumpulkan dan mensistematisasikan pengetahuan mereka selama bertahun-tahun.
Perusahaan yang memproduksi berbagai jenis abrasive, roda gerinda dan kulit ampelas, menggunakan pengetahuan teoretis yang ada di banyak industri terkait. Mereka dipandu oleh data yang diperoleh selama studi keramik, banyak praktek kimia terapan, fisika dan metalurgi. Abrasive akan selalu berguna, karena merupakan fitur utama dari siklus produksi modern di banyak perusahaan.
