Siliziumkarbid (SiC) ist ein sehr wichtiges und weit verbreitetes Schleifmittel bei der Herstellung von Schleif- und Trennscheiben. Seine einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften machen es für bestimmte Anwendungen unersetzlich. Dieser Artikel konzentriert sich auf zwei Hauptaspekte: die Verwendung von Siliziumkarbid und den Herstellungsprozess.
1. Warum Siliziumkarbid als Schleifmittel wählen?
Siliziumkarbid ist ein künstlich hergestelltes Material mit hoher Härte und einer Mohshärte von 9,5, die nur von Diamant und kubischem Bornitrid (CBN) übertroffen wird. Es besitzt mehrere wichtige Eigenschaften, die es ideal für Schleifwerkzeuge machen:
Hohe Härte und Schärfe: Siliziumkarbidpartikel sind extrem hart und scharf und ermöglichen einen effizienten Materialabtrag.
Sprödigkeit: Im Vergleich zu Korund-Schleifmitteln (Aluminiumoxid) ist Siliziumkarbid spröder. Dies ist beim Schleifen von Vorteil, da stumpfe Partikel brechen und neue scharfe Kanten und Ecken freigeben. Dadurch entsteht ein „Selbstschärfen“-Effekt, der die Schneidleistung dauerhaft aufrechterhält.
Gute Wärmeleitfähigkeit: Dies hilft, die beim Schleifvorgang entstehende Wärme abzuleiten.
Chemische Stabilität: Es eignet sich besonders für die Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte und geringer Zugfestigkeit, da es mit diesen Materialien nicht reagiert.
Hauptanwendungskategorien:
Schwarzes Siliziumkarbid (SiC): Geringe Reinheit, ca. 98,5 % oder höher. Es verfügt über eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und Zähigkeit und wird hauptsächlich zur Bearbeitung von Materialien mit geringer Zugfestigkeit verwendet, wie z. B.:
Nichtmetallische Materialien wie Glas, Keramik und Stein
Gusseisen, Nichteisenmetalle (wie Kupfer, Aluminium und Messing)
Gummi und Leder
Feuerfeste Materialien
Grünes Siliziumkarbid (SiC): Höhere Reinheit (>99 %), härter und spröder. Es wird hauptsächlich zur Bearbeitung harter und spröder Materialien verwendet, wie zum Beispiel:
Hartmetallwerkzeuge (Wolframstahl)
Optisches Glas, Jade, Achat
Titanlegierungen
Halbleitermaterialien wie Silizium und Germanium
1. Rohstoffaufbereitung und Mischung
Dies ist der kritischste Schritt, da er die Leistung der Schleifscheibe (wie Härte, Körnung und Struktur) bestimmt.
Schleifkorn: Wählen Sie je nach zu bearbeitendem Material die passende Siliziumkarbidsorte (schwarz oder grün) und Körnung (z. B. 46, 60, 120 usw.). Höhere Körnungen führen zu feineren Partikeln und damit zu einer glatteren Oberfläche, verringern aber auch die Schleifleistung.
Bindung: Sie wirkt wie ein „Kleber“ und hält die Schleifkörner zusammen. Zu den gängigen Bindungsarten gehören:
Kunstharzbindung: Die am häufigsten verwendete Bindung, typischerweise aus Phenolharz. Die daraus hergestellten Schleifscheiben bieten hervorragende Elastizität, Festigkeit und Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und eignen sich daher ideal zum Trennen, Schleifen und Grobschleifen. Die meisten Trennscheiben verwenden Kunstharzbindungen.
Keramische Bindung: Hergestellt aus keramischen Materialien wie Ton und Feldspat. Die daraus resultierenden Schleifscheiben sind starr, hitzebeständig und formstabil, aber relativ spröde. Sie werden hauptsächlich zum Präzisionsschleifen und seltener zum Trennen von Scheiben verwendet.
Andere Bindungen, wie beispielsweise Gummi- und Metallbindungen, werden in speziellen Anwendungen verwendet.
Füllstoffe: Funktionelle Materialien wie Kryolith und Pyrit werden hinzugefügt, um während des Schleifvorgangs zu schmieren, zu kühlen oder die Schleifleistung zu verbessern.
Siliziumkarbid-Schleifmittel, Bindepulver und Füllstoffe werden in präziser Dosierung in einen Mischer gegeben und über einen langen, gleichmäßigen Zeitraum vermischt.
2. Formen
Die gemischten Materialien werden in eine Form einer bestimmten Größe und Form gegeben.
Auf einer großen Presse wird eine Kaltpressung durchgeführt, bei der enormer Druck (von Zehn- bis Tausenden von Tonnen) ausgeübt wird, um die lose Mischung zu einem dichten, zunächst starken Schleifscheibenrohling zu verdichten.
In der Mitte der Form wird ein Kernstab platziert, um direkt das Montageloch für die Schleifscheibe zu bilden.
3. Aushärten:
Dies ist der Prozess, der der Schleifscheibe ihre endgültige Festigkeit verleiht. Die Methode variiert je nach Bindung:
Für kunstharzgebundene Schleifscheiben: Der gepresste Schleifscheibenrohling wird in einen großen Ofen (Härteofen) gelegt und bei streng kontrollierter Temperatur (z. B. 180 °C – 200 °C) und Dauer (mehrere zehn Stunden) erhitzt. Das Harz schmilzt und durchläuft eine Vernetzungsreaktion, die schließlich verfestigt und die Schleifkörner fest miteinander verbindet.
Für Schleifscheiben mit keramischer Bindung gilt: Der Rohling wird in einen Hochtemperaturofen eingelegt und bei Temperaturen über 1000 °C gesintert. Durch die keramische Bindung verglasen und binden sich die Schleifkörner fest.
4. Verarbeitung und Inspektion
Verarbeitung: Nach dem Aushärten wird der Schleifscheibenrohling gedreht und statisch ausgewuchtet, um einen genauen Bohrungsdurchmesser, eine Konzentrizität des Außendurchmessers und einen reibungslosen, vibrationsfreien Betrieb sicherzustellen.
Inspektion: Dies ist ein entscheidender Schritt für die Sicherheit. Jede Schleifscheibe wird strengen Tests unterzogen, darunter:
Rotationstest: Drehen mit einer Geschwindigkeit, die die maximale Betriebsgeschwindigkeit überschreitet (z. B. 1,5-mal), um die strukturelle Integrität zu testen und Risse während des Gebrauchs zu verhindern.
Dabei werden Aussehen, Härte und Balance geprüft.
Abschließend werden qualifizierte Trennscheiben etikettiert und für den Versand verpackt.