Слово «абразив» происходит от латинского «абразио» и означает соскабливание. К абразивным материалам относятся породы, основные составляющие которых — минералы высокой твердости. Абразивный инструмент состоит из зерен абразивного материала, скрепленных каким-либо связующим веществом. Поскольку искусственные абразивные материалы от природных отличаются более высокой стабильностью физико-механических свойств, в производстве абразивного инструмента предпочтение отдается им.

Первые абразивные инструменты, отдаленно напоминающие те, которые производятся сейчас, делали в Индии гранильщики драгоценных камней: смешивали с шеллаком толченый корунд и формовали круги. В конце прошлого века английский изобретатель Барклай начал делать шлифовальные круги из смеси наждачной крупки с глиной. Круги после обжига становились хрупкими и разлетались от малейшего напряжения.

Англичанин Батеман прославился «вулканитовым инструментом»: он смешивал абразивное зерно с каучуком и серой, формовал и вулканизировал.

Так с той поры — с конца прошлого столетия — при изготовлении абразивного инструмента используются два вида связок: органические и неорганические. А от вида связки зависят прочность и режимы работы инструмента. Органическая связка, например, позволяет делать круги толщиной до десятых долей миллиметра при относительно большом диаметре — 150—200 миллиметров. Благодаря плотному строению абразивные круги на вулканитовой связке незаменимы при работах с большим боковым давлением, например, при прорезных и отрезных операциях. Инструмент на органической основе отличается от инструмента на керамической связке тем, что абразивные зерна в нем держатся слабее и при увеличении давления на обрабатываемую поверхность углубляются в связку, которая от повышения температуры становится мягче. Утапливаясь в связку, абразивные зерна начинают нежнее скоблить, и обрабатываемая поверхность получается чище, чем при других видах обработки.

Природные абразивные материалы

Естественные абразивные материалы, имеющие промышленное значение, — это алмаз, корунд, наждак, гранат и кремень.

Алмаз — минерал, состоящий из кристаллического углерода. Это самый твердый из всех известных абразивных материалов. В зависимости от определенных качеств алмазы разделяются на технические и ювелирные. Из всех добываемых алмазов лишь около 20 процентов идет на ювелирные изделия: основная масса потребляется промышленностью. Для некоторых видов инструментов требуются только чистые кристаллы правильной формы без каких-либо дефектов и включений. Масса алмазов определяется в каратах. Один карат равен 0,205 грамма.

Корунд — горная порода, состоящая из кристаллической окиси алюминия с небольшой примесью химически связанных с ней минералов и кварца. Цвет корунда зависит от входящих в него примесей. В природе много разновидностей корунда, в том числе благородные — рубин и сапфир.

Наждак — третий по твердости материал. Это порода, в которой корунд и магнетит смешаны с некоторым количеством других минералов. Обычно в наждаке содержится около 30 процентов корунда.

Гранат — к гранатам относится группа минералов из класса силикатов, имеющих общую структурно-химическую формулу Al₂B₃ (Si0₄).

Кремень — однородная плотная горная порода, состоящая из скрыто-кристаллической массы кремнезема (халцедона) и микроскопических зерен кварца с примесью глинистых и других веществ. В абразивной промышленности используются лишь наиболее чистые разновидности этого материала.

Искусственные абразивы

Алмаз синтетический — получается из графита при высоких давлениях и температуре. По своей работоспособности превосходит часто естественные алмазы, а стоимость его много меньше.

Синтетические алмазы производятся в Советском Союзе в промышленном масштабе начиная с 1959 года. Технология разработана советскими учеными. Объем производства синтетических алмазов в несколько раз превышает объем добычи природных технических алмазов.

Эльбор — это кубический нитрид бора. Синтезируется при высоких давлении и температуре. Химическая формула BN.

Эльбор сочетает высокую твердость и теплостойкость, превышающую в два раза теплостойкость алмаза. Химически инертен к железу и сплавам на его основе. Эти качества делают эльбор незаменимым при обработке высокотвердых сталей и сплавов, которые плохо или совсем не обрабатываются обычными абразивными и алмазными инструментами.

Эльбор создан советскими учеными.

Карбид бора — получается в электрической печи из технической борной кислоты и нефтяного кокса. Формула кристаллического карбида бора ВС.

Карбид кремния — химическое соединение кремния с углеродом SiC. Раньше назывался карборундом.

Электрокорунд — искусственный абразивный материал, который получается плавкой глиноземного сырья в электродуговых печах с последующей кристаллизацией расплава. В зависимости от содержания глинозема и технологии плавки выпускается нормальный электрокорунд, белый и легированный — хромистый, титанистый, циркониевый. Производится также монокорунд и сферокорунд. Первый — это мелкие монокристаллы корунда, второй представляет собой полые корундовые сферы.

Старинный рецепт

из «Книги новейших рецептов 1899 г.»

...«Две весовые части портландского цемента и одну часть тонко измельченного кварца замешивают на воде до получения жидкой кашицеобразной массы, которую затем выливают в соответствующие формы требуемых размеров и высушивают в течение 12 дней.

Когда приготовленная таким образом масса высохнет, ее вынимают из формы и погружают на некоторое время в раствор из равных частей сернокислой меди и сернокислого цинка; в этом растворе все поры формованной массы заполняются, и камень получает свойства самого лучшего натурального точильного или полировального камня».

См. также: Страницы истории: Шлифование