Vad är superslipmedel?

Termen superslipmedel användes för att beskriva nya alternativ för skärverktyg baserade på ett polykristallin diamant (PCD)-material utvecklat av General Electric (GE) Company i USA på 1970-talet. Dessa mycket hårda, spröda föreningar var en förbättring av de tillgängliga slip- och skärverktygen, även om de krävde nya tekniker för korrekt användning. Materialen är så hårda att endast diamantskärskivor kan användas för att forma skärverktygen gjorda av dessa föreningar.

För att ett material ska polera ett annat måste det första materialet vara hårdare än det andra. Hårdhet är ett semikvantitativt värde och hänvisar till den totala förmågan hos ett material att undvika brott vid applicering av kraft. Hårdhet förknippas vanligtvis med robusthet vid användning och lång livslängd. Materialen som används i kritiska delar har blivit hårdare och mer nötningsbeständiga i takt med att förbättringar av metallegeringar och bimetalliska strukturer har utvecklats. Dessa delar måste bearbetas enligt specifikation för att uppfylla de högsta toleranserna, endast formning är otillräcklig.

När metalldelar blev starkare utvecklades hårdare skärverktygsmaterial, inklusive kolverktygsstål, snabbstål och gjutna legeringar. Keramiska material, som i hårdmetaller och cermets, användes också. Introduktionen av superslipmedel utökade de tillgängliga alternativen för verktygstillverkaren oerhört.

GE PCD-superabrasiven består av ett diamantskikt i mikronstorlek – 3.3 × 10-6 fot eller 1 × 10-6 meter – förbundet med ett hårdmetallsubstrat. PCD är en syntetisk diamant som består av flera kristaller. Under slipningen bryter dessa kristaller av och lämnar skarpare kanter för att fortsätta poleringen. De rena kanterna på den trasiga partikeln rensar slipytan lättare och undviker att ytan täpps igen. Detta självrensande attribut gör att slipskivan kan köras med högre hastigheter, minskar den elektriska belastningen och producerar mindre värme.

Den polykristallina kubiska bornitriden (PCBN) är en liknande klass av superslipmedel som ersätter diamantkristallerna med kubiska bornitrid. PCD används för icke-järnhaltiga applikationer, såsom aluminium och koppar, och för organiska material, såsom plast, gummiblandningar och trä. PCBN-material används för järnhaltiga tillämpningar, såsom grått gjutjärn. I båda typerna av superslipmedel är sättet med vilket medlet binds till substratet också viktigt för prestanda. En förglasad bindning verkar vara överlägsen metall- eller hartsbindningar i många applikationer, och uppvisar den överlägsna kantfinishen hos de metallbundna medlen och den aggressiva skärningen av hartsmedlen.

För att använda superslipverktygen måste nya tekniker läras av verktygsmakare. Tidigare framgångsrika kombinationer av matningshastigheter och hjulhastigheter skulle inte ge kvalitetsprodukter. Som ett resultat av detta har slipyrket utvecklat nya maskiner och processer för att arbeta med de nya materialen.

PCD- och PCBN-skärverktyg kan själva endast slipas av hårdare material. Enbart diamantskivor kan slipa superslipmedlen. Hjulen måste noggrant specificeras med avseende på diamanttyp, kristallstorlek och sprödhet för att effektivt slipa dessa superhårda material.