Wpływ kształtu ziarna ścierniwa na wydajność i jakość obróbki

W jaki sposób forma ziarna ścierniwa decyduje o rezultatach obróbki?

Kształt ziarna zmienia sposób przenoszenia energii na detal, co wpływa na tempo skrawania, topografię powierzchni i zużycie ścierniwa. Ziarnem ostrym materiał jest mikroskrawany, więc szybciej się go usuwa, a profil powierzchni staje się wyraźniejszy. Ziarno kuliste głównie ugniata.

Daje niższą chropowatość i wprowadza korzystne naprężenia ściskające. Forma wpływa także na pylenie, przepływ przez dyszę, zużycie osprzętu i stabilność procesu. Znaczenie ma również kruchość ziarna. Niektóre media samoostrzą się podczas pracy, inne tępią się i zaokrąglają, co zmienia wynik w czasie.

Dlaczego ostre ziarna szybciej usuwają materiał niż zaokrąglone?

Ostre krawędzie koncentrują nacisk na małej powierzchni i wykonują mikroskrawanie, a zaokrąglone głównie zgniatają. Gdy nacisk skupia się na ostrzu, powstaje nacięcie i wiórek. To czyste cięcie. Kuliste ziarno rozkłada siłę szerzej, więc zamiast skrawać, deformuje.

Różnica rośnie przy twardych mediach i większych prędkościach. Z czasem ostre ziarna tępią się i spada tempo skrawania. Dlatego ważna jest frakcja, twardość i kruchość ścierniwa. Na przykład elektrokorund czy węglik krzemu łatwo pękają i odsłaniają nowe ostre krawędzie, co stabilizuje proces.

Jak rodzaj ziarna wpływa na chropowatość i trwałość powierzchni?

Ziarna ostre podnoszą chropowatość i tworzą głębszy profil zakotwienia, a kuliste obniżają Ra i poprawiają odporność zmęczeniową.

Przed malowaniem czy metalizacją potrzebny jest profil zakotwienia, czyli mikrorysy, które trzymają powłokę. Ziarno łamane zwykle zapewnia lepszą przyczepność, ale nadmierna chropowatość zwiększa zużycie farby i może tworzyć pułapki korozyjne. Ziarno kuliste wygładza i wprowadza naprężenia ściskające, co pomaga w walce ze zmęczeniem materiału i pękaniem krawędzi. W wielu procesach stosuje się sekwencje: najpierw ostre do oczyszczania i profilu, potem kuliste do wygładzenia i zagęszczenia wierzchniej warstwy.

Kiedy warto wybrać ziarno łamane, a kiedy kuliste?

Ziarno łamane warto wybrać do intensywnego oczyszczania i budowy profilu, a kuliste do wygładzania, kulowania i wykończeń dekoracyjnych. Łamane sprawdza się przy usuwaniu rdzy, zendry i starych powłok na stali oraz przy przygotowaniu pod powłoki o określonej chropowatości. Kuliste wybiera się do kulowania sprężyn i elementów narażonych na zmęczenie, do satynowania aluminium czy stali nierdzewnej oraz tam, gdzie ważna jest równomierność wykończenia.

W materiałach miękkich, jak aluminium, lepiej ograniczać ryzyko wtrąceń. Warto wtedy sięgać po nieżelazne media, na przykład kulki szklane lub kulki ceramiczne. Kuliste media zwykle dłużej pracują w obiegu i mniej pylą.

Jak kształt ziarna zmienia tempo usuwania materiału i wydajność?

Ostre ziarna skracają czas obróbki, lecz szybciej się zużywają i bardziej pylą, a kuliste pracują dłużej stabilnie, choć wolniej zdejmują warstwę. Wydajność to nie tylko czas cyklu. To także zużycie ścierniwa, energochłonność, rework i żywotność dysz.

Kanciaste ziarna intensywnie skrawają, ale mocniej zużywają osprzęt i mogą zwiększać zapylenie. Kuliste lepiej się rozpędzają w turbinach i przewodach, dają stabilny strumień i niższe zużycie dysz, co poprawia powtarzalność. Końcowy bilans zależy od celu procesu, technologii (ciśnieniowa, inżektorowa, wirnikowa), frakcji, mieszanki roboczej oraz od rodzaju i twardości podłoża.

Czy forma ziarna wpływa na powstawanie mikropęknięć i zanieczyszczeń?

Tak, kształt ma wpływ na inicjowanie mikropęknięć oraz ryzyko wtrąceń, zwłaszcza przy ostrych ziarnach i wrażliwych materiałach. Głębokie rysy od ziaren łamanych mogą stać się zaczątkami pęknięć na materiałach kruchych lub po obróbce cieplnej. Ziarna kuliste zwykle zmniejszają to ryzyko dzięki naprężeniom ściskającym, choć na cienkich ściankach mogą powodować wgnioty.

Zanieczyszczenia pojawiają się, gdy odłamki ścierniwa osadzają się w miękkich metalach lub porowatych odlewach. Ryzyko to redukuje właściwy dobór materiału śrutu do podłoża, oczyszczone ścierniwa, separacja pyłów oraz regularna wymiana mieszaniny roboczej. Wrażliwe powierzchnie często wymagają nieżelaznych, czystych chemicznie mediów.

Jak przetestować różne kształty ziaren w warunkach zakładowych?

Najprościej wykonać krótkie testy A/B na tych samych detalach z kontrolą parametrów i porównać wyniki pomiarów.

1. Rozpocznij od dwóch mediów o tym samym uziarnieniu, lecz innym kształcie.
2. Ustal stałe parametry testu: ciśnienie (w barach lub MPa), kąt i dystans (w milimetrach), czas ekspozycji oraz wydajność podawania ścierniwa, a także podaj typowe zakresy stosowane w zakładzie.
3. Zmierz ubytek masy detalu, głębokość profilu oraz chropowatość (Ra i Rz).
4. Obejrzyj powierzchnię pod lupą lub mikroskopem, a czystość sprawdź testem taśmy lub białą ściereczką.
5. Zważ ścierniwo przed i po, aby określić zużycie, oraz zapisz pylenie, widoczność i zużycie dysz.
6. Powtórz test kilka razy, aby ocenić powtarzalność i policzyć koszt na detal.

Jak dobrać kształt ziarna do materiału i wymagań jakościowych?

Dobierz kształt do celu procesu, twardości materiału i wymaganej chropowatości, a następnie dopasuj rodzaj i frakcję ścierniwa. Stal konstrukcyjna przed malowaniem zwykle potrzebuje ziarna łamanego, które da profil zakotwienia. Do kulowania sprężyn i elementów zmęczeniowych wybiera się śrut kulisty o dobranej twardości. Aluminium i metale miękkie lepiej reagują na ścierniwa szklane i ceramiczne oraz śrut plastikowy, które minimalizują wtrącenia i przebarwienia.

Stale nierdzewne i elementy dekoracyjne często wykańcza się mediami kulistymi, aby uzyskać niską chropowatość i równy połysk. Kompozyty i delikatne powierzchnie wymagają łagodnych, mniej agresywnych mediów i mniejszej energii strumienia. Informacje mają charakter informacyjny i nie zastępują dokumentacji technicznej. Szczegóły techniczne i deklaracje zgodności należy potwierdzić z doradcą PPH REWA i dokumentacją laboratoryjną. Doradztwo techniczne udzielane jest przez pracowników z doświadczeniem praktycznym i teoretycznym.