Абразив из карбида кремния: размеры песка, сорта и промышленная резка

Абразив из карбида кремния - это искусственное керамическое зерно, состоящее из кремния и углерода. Он предпочитается для резки, притирки, струйной обработки и полировки из-за чрезвычайной твердости при шлифовании; по шкале твердости Мооса он занимает около 9,5 места, что на единицу меньше, чем у алмаза и карбида бора (из материалов, обычно встречающихся в мастерских); в этом объяснении мы уточняем, что такое абразивный материал и почему существует два цветовых варианта (черный и зеленый), расшифровываем, как читать номера FEPA, обсуждаем использование приложений, сравниваем карбид кремния с оксидом алюминия и объясняем его связь с резкой хрупких материалов заготовок.

Что такое абразивный карбид кремния?

Абразив из карбида кремния измельчается, сортируется карбид кремния (SiC), синтетическое соединение кремния и углерода, используемое в качестве режущей крупки. Является ли карбид кремния абразивом? Да — один из оригинальных изготовленных абразивов, и согласно Бюллетень Горного управления Индии по абразивам, карбид бора, карбид кремния и оксид алюминия образуют семейство сердцевин изготовленных (а не натуральных) зерен.

Практический риск заключается в выборе слепого: выберите зерно, потому что оно выглядит самым твердым и может потерпеть неудачу на работе, тратя затраты. На практике машинисты стремятся получить карбид кремния на твердой, хрупкой, цветной работе, выдерживающей допуски в несколько микрон, где зернистость варьируется от грубой до крупной поверхности примерно 1320 мкм до полировки толщиной 3 мкм.

Зерна карбида кремния обрабатываются через электрическую печь сопротивления, посредством чего кремний, кварц, и нефтяная смесь кокса подвергаются температурам между 2000-2400 °C, чтобы в конечном итоге получить SiC кристаллический Эти кристаллы после этого обрабатываются путем разбивания и просеивания их на определенные размеры зерна Изобретение было инициировано Эдвардом Гудричем Ачесоном, сам метод и его коммерческий продукт известный под торговым названием “Carborundum” происходят еще в 1891 году как цитируется в университете штата Пенсильвания, Пенсильвания для информации и истории Carborundum. следовательно, любой шлифовальный круг ранее штампованный “carborundum”, на самом деле является абразивом на основе карбида кремния.

На данном этапе важно рассмотреть применение материала как в качестве абразива, так и в качестве полупроводниковой керамики; однако данное руководство сосредоточено на зернах карбида кремния, используемых в абразивах, и его режущих способностях, а не на карбиде кремния для производства полупроводников, а также на подробных свойствах и производстве пластин. Чтобы просмотреть это руководство, перейдите по ссылке для [ Карбид кремния Материал информация. ]

Почему резка карбида кремния: твердость, хрупкость и самозатачивание

Два свойства объясняют, почему эта песок работает Во-первых, прозрачная твердость: он имеет твердость по Кнупу около 2500 кг/мм² и является “ очень рыхлым,” согласно руководству ScienceDirect по зеленому карбиду кремния; другие показания достигают 2800, выше плавленого оксида алюминия (~2000) и ниже карбида бора и алмаза, что соответствует академические измерения твердости размещение сверхтвердой керамики на 24 (35 ГПа).

Во-вторых, его форма; поскольку SiC распадается на расколотые, наклонные биты вместо круглых частиц, песок режет агрессивно. На обычных весах, которые приземляются примерно на 9,5 Мооса и 2500 Кнупа (его показания Виккерса находятся в той же полосе).

Правило выбора "Фриэбилити-первый"

Правило Friability-First гласит следующее: Выбирайте SiC, когда вам нужна крупа, которая точит бритва по мере того, как она режет. Когда вы хотите крупу, которая сохраняется за счет жесткого износа, выберите более твердую и прочную. Поскольку SiC - рыхлый минерал, режущий наконечник на зерне SiC ломается, когда частицы отслаиваются и преобразуются при каждом контакте. Как вы знаете, SiC ломается с хрустящим угловатым изломом, тогда как более твердый алмазоподобный материал деформируется в форму шара, который измельчает, а не режет прохладно и быстро во всех хрупких материалах, таких как камень, стекло, чугун и т. д. Вот почему это не очень экономично при использовании на высокопрочной стали и износостойкости. Поскольку сами операторы часто обсуждают карбид кремния в мире камнеукрошителей: ‘Используйте частицы, как правило, распадаются и дробятся вместо того, чтобы изнашиваться круглые... [застанавливая] частицы остаются ‘обычно всегда острыми’.

Черный против зеленого карбида кремния: какой сорт?

Марки оба карбида кремния, различие в чистоте, которая изменяет твердость, рыхлость и связанные с этим стоимость. черный карбид кремния имеет 95-98.5% SiC в то время как зеленый имеет 99% или выше, немного тверже и более рыхлый следовательно, больше подходит для более требовательных прецизионных операций и высокого качества оснастки.

Компромисс стоит дорого: зеленый дороже, потому что дополнительная чистота и хрупкость зарабатывают себе на жизнь только в прецизионном притирке к субмикронной отделке, тогда как в производственном шлифовальном цехе черный цвет - более прочное и дешевое зерно примерно при 95%, твердость за небольшую часть цены. Независимый порошковые исследования из оксида алюминия карбид бора и карбид кремния отслеживают одну и ту же связь между сортом и собственностью. на практике зеленый пробегает около 99.2 99.5% SiC против 97 998.5% для черного, зазор чистоты 12%, который имеет наибольшее значение при зернистости, более тонкой, чем F320 (менее 30 мкм).

Однако на самом деле вы не часто нацеливаетесь на самую твердую фигуру из возможных.SiC, черный い Для литья с удалением заусенцев, струйной ржавчины, ее дешевизны и работы мелко.SiC, зеленый (зеленый) для заточки твердосплавных вставок, притирки лицевой стороны уплотнительного кольца к зеркалу, где за стоимость требуется дополнительная чистота, больше рыхлости и т. д.

Объяснены размеры зерен карбида кремния (диаграмма FEPA)

Число зернистости - это всего лишь код сита: большее число означает меньшую частицу и более мелкую отделку. загвоздка в том, что существует несколько стандартов. зернистость карбида кремния классифицируется в основном под номерами FEPA “F” для связанного зерна (шлифовальные круги) и номерами “P для зерна с покрытием (наждачная бумага) 12 и ISO 8486, с JIS R6001, распространенным в Азии. Крупные размеры ”macrogrit“ покрывают конец для удаления тяжелых частиц, тонкие размеры ”microgrit“ полирующий конец, а на старых ситовых картах по-прежнему указывается номер ячеи для той же частицы. UAMA “Abrasives 101” праймер объясняет, почему марки ANSI и FEPA различаются и почему FEPA P (покрытый) и FEPA F (связанный) не взаимозаменяемы в одном и том же номере.

Какую крупу карбида кремния мне следует использовать?

Соответствовать песка ступеньке, а не материалу Начните грубый, чтобы удалить приклад, затем шаг более мелкий, чтобы уточнить поверхность. для подготовки поверхности и удаления ржавчины, F16F36 рез быстро; для общего шлифования и первого пропуска lapping, F46 — F80; для прецизионного lapping и контроля допуска, F100F220; и для полировки стекла, оптики или уплотняющих поверхностей, F320 и тоньше, заканчивая на F800F1200.

Это охватывает около 1320 микрон при F16 до 3 микрон при F1200, а типичная установка SiC-взрыва работает примерно при 40 90 фунтов на квадратный дюйм. Поймите это неправильно, и вы потеряете время или оставите царапины, потому что каждый шаг должен очистить последние отметки; на стенде машинист обычно делает шаги от F60 (260 мкм) до F220 (58 мкм) до F600 перед полировкой. Практическое правило при мокром прядении или притирании: никогда не пропускайте более одного или двух шагов песка, или более ранние царапины не будут полностью очищены. И всегда проверяйте, цитирует ли поставщик FEPA F (связанный), FEPA P (покрытый), ANSI/CAMI или JIS, одни и те же “400” могут означать разные микроны в этих системах.

Формы абразива карбида кремния и какой процесс подходит каждому

Все эти абразивные крупы выполняют множество различных работ, хотя именно форма, а не обязательно сортность, определяет метод. тот же рыхлый абразив ведет себя совершенно по-разному, как склеенный абразив, запертый в круге, или как абразив с покрытием, приклеенный к бумаге. даже сами зерна сконструированы для этих форм, как патентная литература по абразивным зернам карбида кремния показывает. найдите лучшее соответствие среди форм абразива на карте ниже.

Карта абразивного процесса SiC 5-образной формы

Рабочий пример: для того, чтобы сгладить железную притирочную пластину, вы будете использовать F120-F220 свободный рыхлый SiC и держатель - а не связанное колесо - чтобы облегчить резку плоским с помощью свободного песка, который движется плоским инструментом против границы раздела заготовки. Чтобы снять заусенцы с края отливки, идентичный зеленый SiC будет наиболее эффективен на склеенном колесе, которое может лучше сохранять целостность на краю.

Для чего используется абразив на основе карбида кремния

Абразив из карбида кремния используется для пяти основных промышленных работ: шлифование цветных металлов и чугуна, притирка и полировка, пескоструйная обработка и подготовка поверхности, резка керамики и камня, а также заточка. В отрезных кругах карбид кремния работает на цветных сплавах, таких как латунь, алюминий и медь, отливки из серого чугуна, а также режущий и сверлильный инструмент из цементированного карбида.

Карбид кремния также режет и измельчает твердые керамические материалы В Закрытие и полировка В нахлест и полировать работы, микрона класса SiC суспензия контролирует плоскостность и отделку поверхности на оптических элементах, керамика, уплотняющие поверхности, и цветные части в алюминии, цинк, латунь и титан. в пескоструйной и подготовки поверхности SiC песок имеет острые края, необходимые для очистки или подготовки стальных или железных поверхностей, для полосы окалины и коррозии перед сваркой или покраской, Будучи без кремнезема, SiC устраняет кристаллический кремнезем пыль опасности, связанные с пескоструйной, одна из причин национальный бюллетень по абразивам перечисляет карбид кремния среди сердечника изготовленные абразивы по всем этим применениям Пиление и одевание В каменной и плиточной промышленности карбид кремния будет резать гранит, мрамор и многие твердые плитки Пильные полотна, содержащие карбид кремния, могут также одевать элементы машины, такие как рулоны и оборудование для резки и шлифования.История оригинальное применение абразивов из карбида кремния, точильных камней или камней, называемых точильными камнями и камнями из карборунда - никогда не выходило из моды, а карбид кремния остается любимым камнем среди металлистов и машинистов, потому что это был самый первый массовый изготовленный абразив, обнаруженный в конце девятнадцатого века

Карбид кремния против оксида алюминия против карбида бора против алмаза

Выберите семейство зерен (часто самый большой реальный вопрос): Одна только твердость дает неправильный ответ; все дело в относительной твердости зерна и заготовки, и измеренные диапазоны твердости поскольку эта керамика показывает, насколько далеко друг от друга расположены семейства (совместимость прочности абразива и прочности заготовки).

Тест на принятие решения о разрыве в твердости

Проведите тест на принятие решения о разрыве в твердости, прежде чем купить: спросите, насколько тверда и хрупка заготовка, затем выберите зерно на шаг жестче, чем нужно. мягкая, но прочная работа (мягкая или закаленная сталь) лучше всего подходит для оксида алюминия, так как SiC будет крошиться. для твердого и хрупкого труда (стекло, камень, керамика, чугун, карбид) выберите карбид кремния. для чрезвычайно твердой керамики, с которой борется даже SiC, шаг вверх к карбиду бора. для вафельных или сверхтвердых материалов, где отделка и прорезь имеют наибольшее значение, перейдите к алмазу.

Тверже ли карбид кремния, чем оксид алюминия?

Да, карбид кремния осмысленно тверже оксида алюминия, примерно 2500 — 2800 Кнооп против примерно 2000 Но вот ловушка Специалисты по удалению на скользящем круге и машинисты по практическому машинисту делают то же самое: на прочной пластичной стали более твердое зерно не выигрывает, потому что рыхлые зерна SiC разрушаются быстрее, а кремний и углерод имеют химическое сродство к железу на границе раздела измельчения.

Так что для высоких скоростей удаления на твердой, хрупкой работе карбид кремния предпочтительнее, для более гладкой отделки и более низкой стоимости на стали оксид алюминия является. более твердым не всегда лучше.

На чем НЕ следует использовать карбид кремния (+ Безопасность)

Карбид кремния не стоит использовать на закаленной или высокопрочной стали Самая распространенная ошибка - относиться к нему как к универсальному “наиболее твердому абразиву,” но на прочной стали он не дотягивает: рыхлые зерна ломаются, не успев проделать большую работу, а SiC, железохимическое сродство ускоряет износ, поэтому нагрузка на колесо и притупляется.

Для пластичных черных металлов оксид алюминия или CBN (кубический нитрид бора) сохраняется гораздо дольше, что соответствует требованиям опубликованное поведение из этих абразивных керамики. эмпирическое правило, что “harder grit всегда режет лучше”, просто неправильно на стали.

Безопасна ли наждачная бумага из карбида кремния? Используется разумно, да. Сам SiC не содержит кремнезема, поэтому он не создает вдыхаемого кристаллокремнезема, риска настоящей пескоструйной обработки. Но любой сухой абразивный процесс выбрасывает мелкую пыль, и пыль из того, что вы удаляете, старая краска, покрытия, заготовка, может быть реальной опасностью, поэтому защита глаз, защита органов дыхания и хорошая экстракция все еще применяются.

Свободная суспензия SiC по сравнению с фиксированным алмазом при резке твердохрупких материалов

Абразив из карбида кремния делает больше, чем просто шлифует и полирует, он имеет долгую историю в качестве режущего абразива для твердых, хрупких материалов. SiC суспензия все еще используется для резки кремния, сапфира и керамики? меньше, чем когда-то, и зная, почему полезно, когда вы указываете процесс.

Как производитель проволочных пил для резки твердых и хрупких материалов, мы наблюдали этот сдвиг через тысячи работ резки. В течение многих лет блоки и пластины были нарезаны рыхлой суспензией карбида кремния: свободная SiC-зернистость подавалась на движущуюся проволоку, которая переносила песок для рулонной резки материала. Это сработало, и она все еще используется для некоторых более дешевых притирок и нарезки. Проблема с рыхлой суспензией на производственных пластинах заключается в зазубрине и консистенции: она расширяет разрез и свободные пески блуждает, потому что ничто не удерживает каждое зерно на месте, поэтому на линии пластины, измеренной в микронах, страдает выход. Но для кремния и сапфировых пластин, а для самой твердой, самой хрупкой керамики проволока с фиксированным алмазом заменила большую часть этой рыхлой суспензионной резки SiC, потому что связанное зерно дает более узкий заушина, более плотную однородность толщины (TTV), более высокую пропускную способность и гораздо менее пригодные отходы.

“Свободная суспензия карбида кремния по-прежнему имеет место в притирке и некоторых чувствительных к затратам нарезках, но для производства кремния и сапфировых пластин проволока с фиксированным алмазом выигрывает в потере прорези, качестве поверхности и скорости. Компромисс заключается в том, что алмазная проволока является капитальным и расходным решением, а суспензия SiC - недорогой.”

Практический вывод: когда вы выбираете, как разрезать твердую, хрупкую заготовку, как абразивного качества, так и абразивного доставка материя. Информацию об оборудовании этого решения см. в нашем обзоре жесткий и хрупкий материал резки проволоки пилы, посвященный Пила для резки пластин SiC, , сапфировая режущая проволочная пила, и керамика алмазная проволока пила.

Перспективы отрасли: куда движется спрос на абразивные материалы на карбид кремния

Наибольшее влияние для покупателей оказывает не стоимость новой SiC-зернистости, поставки. С массовым увеличением производства силовой электроники SiC и электромобильных инверторов, появляется больше SiC-пластинчатых срезов, создающих тонны SiC-пластинчатого режущего керна. Что керн более систематически собирается, повторно используется и восстанавливается в виде абразивной песка (запасы), изготовленные из того, что когда-то было отходами.

Это не просто выдача желаемого за действительное, это подлинная, живая индустрия Запатентованный процесс (EP3043972B1) существует для извлечения кремния и карбида кремния из отработанной суспензии для пиления пластин, существует рецензируемая статья, в которой обобщается переработка кремния солнечного качества из суспензии с потерей керна, а в Европе проводятся собственные операции по переработке SiC на месте через такие проекты, как проект RECOSiC. Для покупателя риск заключается в оплате первичных цен на зерно, которое работает так же, как и восстановленное, поскольку документация по сорту часто отстает от предложения; на практике укажите минимальный SiC % и целевой уровень хрупкости при любом заказе на сумму более нескольких сотен кг. Более широкие отчеты о рынке (только в направлении) прогнозируют, что мировой спрос на абразивы из карбида кремния будет следовать за двузначным процентным ростом вплоть до середины 2030-х годов, поскольку он снова недообогащен этим постоянно растущим рынком электроники.

Что это означает для покупателей 2026 года: Обратите внимание на более рекультивированные и легко спроектированные марки SiC, появляющиеся на вашей входной двери “даже ”virgin“ SiC от некоторых поставщиков, может вас удивить.Основное действие, которое следует отметить здесь, при выдаче заказа на поставку, убедитесь, что оно очень специфично: Укажите чистоту и хрупкость вашего заказа, а не только ” #.“ Переработанная крупа может стать сделкой на всю жизнь, ЕСЛИ она классифицирована соответствующим образом. Если вы ожидаете высокую хрупкость, жесткость, точность резки и стирки мощности в течение следующих 2-3 лет, убедитесь, что ваш анализ ”decision“ смотрит на градуированный переработанный материал SiC. Это может быть настоящий путь вперед для вашей компании без ”.

Часто задаваемые вопросы