Brúsny kotúč z korundu: Komplexný sprievodca vlastnosťami a použitím

Brúsne kotúče sú neoddeliteľnou súčasťou mnohých priemyselných aj remeselných prác, od tvarovania nástrojov až po finálne začisťovanie povrchov. Už od doby kamennej sa brúsivá používajú na odstránenie prebytočného materiálu z povrchu obrobku, pričom moderná priemyselná sféra využíva brúsne zrná vyrobené zo syntetických materiálov. Jedným z najbežnejších a najúčinnejších typov brúsnych zŕn je korund, chemicky známy ako oxid hlinitý (Al2O3). V tomto článku sa pozrieme na vlastnosti, použitie a rozdiely jednotlivých typov korundových brúsnych kotúčov, ktoré sa v praxi stretávajú najčastejšie.

Čo je to brúsny kotúč?

Brúsne kotúče, tiež nazývané viazané brúsivá, sú lepené brúsivá, ktoré spájajú bežné brúsivá do určitého tvaru (väčšinou kruhového, s priechodnými otvormi v strede) a majú určitú pevnosť. Zvyčajne pozostávajú z abrazív, spojív a pórov. Tieto tri časti sa často označujú ako tri prvky spájaného brusiva.

Brúsny kotúč je jedným z najpoužívanejších brúsnych nástrojov. Počas používania sa otáča vysokou rýchlosťou a môže vykonávať hrubé brúsenie, polodokončovanie, jemné brúsenie, drážkovanie a rezanie na vonkajšom kruhu, vnútornom kruhu, rovine a rôznych obrysoch kovových alebo nekovových obrobkov. Podľa rôznej klasifikácie spojív sú bežné keramické (spojivové) brúsne kotúče, živicové (spojivové) brúsne kotúče a gumené (spojovacie) brúsne kotúče. Najčastejšie sa používa keramické spojivo, v podstatne menšej miere kovové, gumové, z umelej živice.

Typy brúsneho zrna kotúčov

Brúsne zrná sú vodítkom pri kúpe kotúča, voľba materiálu brúsnych zŕn definuje schopnosť kotúča rezať konkrétne materiály a tiež jeho tvrdosť. Brúsne zrná sú klasifikované hlavne na základe materiálu, z ktorého sú vyrobené, a následne podľa veľkosti jednotlivých zrniečok. Najbežnejšie používané abrazíva sú hnedý korund (A) a biely korund (WA), nasleduje čierny karbid kremíka (C) a zelený karbid kremíka (GC) a zvyšok tvorí chrómkorund (PA), monokryštálový korund (SA), mikrokryštalický korund (MA), zirkónový korund (ZA).

Pre špeciálne účely, predovšetkým pre veľmi jemné brúsenie a leštenie povrchov sa používajú brúsivá na podložke vyrobené z veľmi malých čiastočiek, až po zrnitosť F1500 (3 μm).

Ďalšími dôležitými vlastnosťami brúsiv je ich kryštalická štruktúra a húževnatosť. Kryštalická štruktúra do značnej miery ovplyvňuje, akým spôsobom sa pri práci (pod tlakom) zrniečka brúsiva štiepia - a teda akého tvaru a geometrie budú rezné hrany odštiepených čiastočiek.

Korund

Korund je najbežnejšie a najmenej nákladné brúsne zrno používané v priemyselných aplikáciách. Chemickým zložením ide o oxid hlinitý (Al2O3), avšak v korunde sa vždy nachádza aj malé množstvo (v rádoch 0,2-2%) prímesí, ako je oxid titaničitý alebo železitý. Korund má dlhú životnosť a pevné rezné hrany. Korundové zrná majú pri používaní tendenciu skôr sa otupovať ako štiepiť, čo vysvetľuje dlhú životnosť tohto brúsiva. Korund sa používa predovšetkým na opracovávanie kovov a dreva.

Hlavnou zložkou ružového oxidu hlinitého je oxid hlinitý, tiež známy ako červený korund a rubín. Ružový oxid hlinitý sa na trhu nazýva umelý červený korund. Brúsny kotúč z ružového oxidu hlinitého je vyrobený z priemyselného prášku oxidu hlinitého ako suroviny, s pridaním primeraného množstva oxidu kovu, tavený v elektrickej oblúkovej peci, jeho farba je svetloružovo červená, jeho tvrdosť je podobná bielemu korundu a jeho húževnatosť je vyššia ako biely korundový brúsny kotúč.

Použitie brúsneho kotúča z ružového oxidu hlinitého

Brúsny nástroj vyrobený z ružového taveného oxidu hlinitého má dobrú životnosť a vysokú kvalitu brúsenia. Je vhodný na presné brúsenie meracích nástrojov, vretien obrábacích strojov, častí prístrojov, závitových obrobkov a brúsenie vzoriek.

Brúsny nástroj vyrobený z neho má ostré brúsenie, nízku rýchlosť tvorby tepla, vysoký pomer brúsenia a menšiu priľnavosť pri použití. Vyrobený sintrovaný brúsny nástroj má po spekaní vlastnosti tmavomodrej farby, žiadne sieťové trhliny a žiadne hrdzavé škvrny.

Tvarovo sa delí na plochý brúsny kotúč, obojstranný konkávny brúsny kotúč, dvojúkosový brúsny kotúč, valcový brúsny kotúč, tanierový brúsny kotúč, miskovitý brúsny kotúč. Podľa štruktúry obrábacieho stroja a potrieb spracovania brúsenia sa brúsny kotúč vyrába do rôznych tvarov a veľkostí.

Rozdiel medzi hnedým korundovým brúsnym kotúčom a bielym korundovým brúsnym kotúčom

Rozdiel medzi hnedým a bielym korundom nie je len vo farbe. Môžeme ich detailne vidieť z nasledujúcich ôsmich rozdielov:

1. Suroviny sú rôzne: Surovinou hnedého korundu je okrem antracitu a železa bauxit. Surovinou bieleho korundu je práškový oxid hlinitý.

2. Iná farba: Pretože obsah oxidu hlinitého v bielom korunde je vyšší ako v hnedom korunde, farba bieleho korundu je biela a hnedý korund je hnedočierny.

3. Zloženie je rôzne: Hoci hnedý korund aj biely korund obsahujú oxid hlinitý, obsah oxidu hlinitého v bielom korunde je viac ako 99 percent a obsah oxidu hlinitého v hnedom korunde je asi 95 percent.

4. Rôzna tvrdosť: Tvrdosť bieleho korundu je o niečo vyššia ako tvrdosť hnedého korundu. Biele korundové brusivo je kryštalická zlúčenina s dobrou tvrdosťou a húževnatosťou, jemnou veľkosťou kryštálov a dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu, ale má vysoké výrobné náklady a nízky výkon, takže cena je relatívne vysoká. Hnedé korundové brusivo má strednú tvrdosť, slabý brúsny účinok a relatívne nízku cenu.

5. Rôzne vlastnosti: Hnedý korund má vlastnosti vysokej čistoty, dobrej kryštalizácie, silnej tekutosti, nízkeho koeficientu lineárnej rozťažnosti a odolnosti proti korózii. Biely korund má vlastnosti vysokej čistoty, dobrého samoostrenia, odolnosti voči kyselinám a zásadám, odolnosti voči vysokej teplote a stabilného tepelného výkonu. Na porovnanie, tvrdosť bieleho korundu je vyššia ako tvrdosť hnedého korundu.

6. Používajú sa rôzne predmety: Biely korund používajú niektorí špičkoví používatelia, pretože má lepšiu reznú silu a dobrý leštiaci účinok. Väčšinou sa používa v uhlíkovej oceli, legovanej oceli, kujnej liatine, tvrdom bronze atď., Zatiaľ čo hnedý korund je na trhu široko používaný. Na trhu sa tiež používa v pomerne veľkom množstve a väčšinou sa používa na kalenú oceľ, rýchloreznú oceľ, vysoko uhlíkovú oceľ atď.

7. Proces tavenia je odlišný: Hnedý tavený oxid hlinitý sa vyrába tavením bauxitu pri vysokej teplote a vyrába sa redoxnou reakciou, zatiaľ čo biely tavený oxid hlinitý sa vyrába tavením a kryštalizáciou bauxitu.

8. Rôzne použitia: Hnedý korund sa používa na brúsne kotúče, pieskovanie, voľné brúsenie, živicové brusivá, natierané brusivá, funkčné plnivá, filtračné médiá, žiaruvzdorné materiály. Biely korund sa používa pri výrobe keramiky, abrazívach spájaných živicou a pieskovaní, leštení, brúsení, precíznom odlievaní a moderných žiaruvzdorných materiáloch.

Z vyššie uvedených informácií vidíme, že hnedý korund patrí do bežného sveta, zatiaľ čo biely korund čelí svetu vyššej kategórie!

Výhody hnedého korundového brúsneho kotúča

Brúsny kotúč z hnedého korundu sa môže používať na brúsenie po dlhú dobu, ale nebude produkovať príliš veľa brúsneho tepla a upchatia. Hnedý korundový brúsny kotúč je možné použiť na brúsenie materiálov s rôznou tvrdosťou a má vynikajúce účinky od zakriveného povrchu až po špeciálne brúsenie kovov. Môže poskytnúť veľkú reznú kapacitu a rovnomerný účinok povrchového brúsenia a tiež môže znížiť čas jemného brúsenia a niektoré kroky obrábania.

Je vhodný na bežné brúsenie kalenej ocele, rýchloreznej ocele, vysoko uhlíkovej ocele a iných materiálov s vysokou pevnosťou a tvrdosťou a možno ho použiť aj na obrábanie závitov, ozubených kolies a tenkostenných dielov. Možno ho použiť na vnútorný kruh, vonkajší kruh, rovinné, bezhroté, nástrojové brúsky, rôzne špeciálne brúsky a polojemné brúsenie.

Brúsny kotúč z ušľachtilého korundu s priemerom 300 mm je robustný nástroj navrhnutý pre náročné priemyselné aj remeselné použitie. So strednou zrnitosťou K60 ponúka všestranné využitie - od ľahšieho tvarovania nástrojov až po finálne začisťovanie čepieľok. Tento kotúč nachádza uplatnenie predovšetkým v zámočníckych dielňach a kovovýrobe pri brúsení ocelí bežných tried, liatiny a oceľoliatín. Zrnitosť K60 umožňuje dosiahnuť čistý výbrus, ktorý je vhodný pre ostrenie dielenského náradia, odstraňovanie otrepov alebo zrážanie hrán. Pre tvrdokov (karbid) odporúčame použiť kotúče z karbidu kremíka (zelené) alebo diamantové kotúče.

Ďalšie typy brúsnych zŕn

• Zirkóniové brúsivá: Oproti korundu sú zirkóniové brúsivá húževnatejšie a majú vyššiu tepelnú odolnosť. Sú ideálne pre aplikácie na opracovanie kovov, najmä kovov s vyššou pevnosťou - ušľachtilé ocele a nehrdzavejúca oceľ. V praxi sa zriedka používa len samotné zirkóniové brúsivo, najčastejšie sa používa v kombinácii s korundom v určitom pomere.

• Keramické brúsivá: Predstavujú revolúciu v odvetví. Keramické zrná oxidu hlinitého majú najdlhšiu životnosť a najrýchlejší úber spomedzi všetkých bežne používaných brúsnych zŕn. Zrná keramického korundu sa vyrábajú v rôznych farbách, najčastejšie v bielej alebo svetlomodrej. Je ostrejší a tvrdší ako iné zrná.

• Karbid kremíka (SiC): Je tvrdší ako štandardný oxid hlinitý, chýba mu však húževnatosť potrebná k efektívnemu opracovaniu kovov. Preto ho zásadne nepoužívame pri opracovávaní železa alebo ocelí. Má ostré abrazívne zrno, používa sa pre materiály s nízkou pevnosťou v ťahu, nekovové materiály, na brúsenie relatívne mäkkých kovov (hliník, liatina). Je vhodný predovšetkým na opracovanie nekovových materiálov, ako je napr. kameň, betón.

• Kubický nitrid bóru (KNB): Používa sa pre brúsenie oceľových súčastí zakalených na vysokú tvrdosť, jemné brúsenie nástrojovej ocele.

• Diamant: Veľmi tvrdé prírodné brúsivo na tvrdé a krehké materiály (spekané karbidy, keramika, sklo, kameň), nie je vhodný na oceľ. Na brúsenie veľmi hrubých materiálov, napríklad betónu, použite diamantový kotúč. Sú vhodné aj na opracovanie keramiky a skla, ale absolútne nevhodné na oceľ a iné mäkké materiály. Tieto kotúče sa vyrábajú so živicou a magnezitovým spojivom. Diamantové kotúče s kovovým spojivom sa používajú na hrubé brúsenie a musia sa chladiť nemastnou kvapalinou.

Vlastnosti brúsnych kotúčov

Brúsne zrná sú v tvare mnohostenu alebo trojuholníka a slúžia ako rezný nástroj. Pri práci dochádza k postupnému otupeniu zŕn, následnému odhaleniu nových, ostrých abrazív, až po ich celkové spotrebovanie. Póry odvádzajú teplo a triesky z obrábaného materiálu. Spojivo určuje pevnosť kotúča a jeho maximálnu obvodovú rýchlosť.

Životnosť abrazívneho nástroja hovorí o tom, koľko práce dokáže nástroj vykonať, kým sa opotrebuje natoľko, že už nie je použiteľný. V zásade platí, že čím pokročilejšie brúsivo je pri výrobe nástroja použité, tým vyššia je jeho životnosť. Na rozdiel od životnosti nástroja, charakteristika brúsiva určuje rýchlosť úberu materiálu z opracovávaného obrobku.

Zrnitosť brúsnych kotúčov

Zrnitosť je veľmi dôležitý údaj, ktorý hovorí, koľko materiálu kotúčom odoberiete. Čím väčšie číslo, tým je zrno jemnejšie a úber materiálu je pomalší, pre väčší úber zvolíte hrubšiu zrnitosť (napr. pre brúsenie medi, hliníka). Zrnitosť brúsnych kotúčov, t. j. hrubosť zrna, sa označuje v rozsahu od 8 do 400, pričom vyššie číslo znamená jemnejšie zrno.

• Použitie hrubšej zrnitosti brúsneho kotúča: Pre mäkké materiály ako mäkká oceľ, meď, hliník, nevyžaduje sa veľká "úhľadnosť" povrchu, vďaka rýchlejšiemu odstraňovaniu materiálu sa hodí pre veľké plochy.

• Použitie jemnej zrnitosti brúsneho kotúča: Potrebujete dosiahnuť pekný povrch, pre tvrdšie a krehkejšie materiály. Napríklad na bežné brúsenie dreva postačí jemná zrnitosť.

Všeobecne platí, že čím väčšia je styčná plocha medzi obrobkom a brúsnym kotúčom, tým hrubšia je zrnitosť a tým nižšia je tvrdosť brúsneho kotúča.

Tvrdosť kotúča

Mäkký kotúč je vhodný na materiály citlivé na zmeny teploty alebo pri brúsení obrobku čelom kotúča. Pre dosiahnutie dokonalého vzhľadu po brúsení môžete použiť ešte leštiace kotúče.

Označenie informácií na brúsnom kotúči

Všetky informácie týkajúce sa rezných kotúčov a bežných brúsnych kotúčov nájdete na vrchnej strane kotúča. Nájdete tam značku a obchodný názov, rozmery kotúča, vhodnosť použitia pre materiály (Steel, Inox, Alu, PVC), typ kotúča (typ 27, 41, 42), typ zrna, zrnitosť, tvrdosť, štruktúru, typ spojiva, maximálnu povolenú rýchlosť, bezpečnostné piktogramy, normy a označenie euroázijskej colnej únie, čiarový kód.

Pri rozmeroch sa najprv uvádza priemer kotúča (napr. 125 mm), potom hrúbka a nakoniec priemer upínacieho otvoru. Hrúbka kotúča sa pohybuje od 0,8 do 10 mm, upínací otvor môže mať 22,2 mm, 25,4 mm a 32 mm.

Výber kotúča do uhlovej brúsky - všeobecné pravidlá

Uhlová brúska je súčasťou takmer každej dielne, domácej aj profesionálnej. Odrežete a obrúsite ňou bránku, potrubie, plechy, roxory. Či vám práca pôjde ľahko a rýchlo, alebo sa budete trápiť, záleží najmä od toho, či si vyberiete vhodný brúsny materiál, najčastejšie kotúč. Pri obrovskom množstve brúsnych a rezných kotúčov na trhu to môže byť výzva.

Základné otázky pri voľbe kotúča sú:

• Potrebujem brúsiť alebo rezať? K rezaniu použijete rezné kotúče (označenie 41 a 42). Na brúsenie a čistenie máte širší výber - brúsne kotúče (označenie 27), lamelové kotúče, fíbrové kotúče, kotúče na suchý zips, čistiace kotúče, napr. Scotch-Brite. Rezné kotúče sú vyrábané tak, aby mali čo najmenší úber materiálu. Pri brúsení sa však rezné kotúče môžu kvôli väčšej krehkosti rozlomiť a byť nebezpečné. Ak budeme naopak rezať brúsnym kotúčom, úber materiálu a rýchlosť opotrebovania kotúča budú oveľa väčšie.

• Aký materiál idem brúsiť/rezať? Kotúč vyberáte podľa materiálu, ktorý idete obrábať a jeho hrúbky. Určenie materiálu vyčítate z kotúča. Môže to byť oceľ, hliník, mosadz, kompozit, kameň, betón, keramika, drevo, tehla, plast. Podstatné je, aby ste kotúč použili iba na materiál, pre ktorého obrábanie je určený - pre rezanie kameňa potrebujete iný kotúč ako na rezanie hliníka, ide o odlišné materiály a tento fakt sa odráža vo vlastnostiach kotúča. Všeobecne platí, že čím tvrdší je materiál, tým mäkší kotúč použijete.

• Akú brúsku budem používať? Aké uchytenie kotúča potrebujem? Kotúče sa upínajú do ručnej uhlovej brúsky alebo do strojnej brúsky. Niektoré viete vďaka trnu (stopke) uchytiť aj do vŕtačky. Kotúče upnete do uhlovej brúsky pomocou matice, ktorú dotiahnete kľúčom alebo pomocou pohodlnej rýchloupínacej matice. Niektoré kotúče (na suchý zips, fíbrové) je potrebné používať spolu s podložkou, tzv. unášačom. Kotúče párujte s uhlovou brúskou podľa priemeru kotúča a jeho maximálnych otáčok (RPM) s otáčkami brúsky. Brúsne/rezné kotúče majú presne definované max. otáčky (RPM), ktoré pri prekročení môžu spôsobiť pretrhnutie kotúča a odletenie jeho kúskov vo vysokej rýchlosti do okolia, čo je extrémne nebezpečné.

Typy rezných kotúčov

Rezné kotúče sú určené pre rýchle a presné rezanie. Do uhlových brúsok nájdete kotúče v priemeroch 75/100/115/125/150/180/230/400 mm a hrúbkach 1 až 4 mm. Najčastejšie používané sú disky s priemerom 125 mm a hrúbkou 1 mm, potom 230 mm s hrúbkou 2 mm. Tenké rezné kotúče s hrúbkou 1 - 2 mm režú rýchlo a presne, používajú sa na tenkostenné plechy, profily a rúry. Kotúče s väčšími priemermi hrúbky 2 - 4 mm použijete na rezanie hrubých, plných materiálov. Tu oceníte najmä keramické kotúče, ktoré majú síce vyššiu cenu, ale vydržia podstatne viac než korundové.

U predajcov nájdete rezné kotúče dvoch typov:

• Typ 41 - plochý kotúč na rezanie obvodom disku (hranou) - umožňuje maximálnu hĺbku a presnosť rezu, aj keď horšiu viditeľnosť rezu brúsičom.

• Typ 42 - vypuklý kotúč na rezanie obvodom disku (hranou) - umožňuje lepšiu viditeľnosť rezu, vďaka vypuklosti je stabilnejší, pevnejší a zvláda väčšiu námahu.

Výber brúsneho kotúča

Brúsne kotúče slúžia na opracovanie rezov, brúsenie zvarov, odstraňovanie okují, hrdze. Na rozdiel od rezných kotúčov majú hrúbku okolo 6 - 8 mm, zabezpečí sa tak väčšie uberanie materiálu. Brúsny kotúč sa označuje ako typ 27, čo je vypuklý tvar na brúsenie čelnou plochou disku, vďaka ktorému je stabilný a zvláda zvýšený tlak pri brúsení. V stredovej časti je vybraný (má priehlbinu), aby sa dala skryť upínacia matica a nezavadzala pri práci.

Bezpečnosť pri práci s brúsnymi a reznými kotúčmi

Aby brúsenie a rezanie uhlovými brúskami bolo bezpečné, je pri práci s brúskami potrebné riadiť sa nasledovnými radami:

• Brúsny kotúč je určený na brúsenie, rezný kotúč je na rezanie - t.j. kotúč určený iba na rezanie nepoužívajte na brúsenie a naopak. Na rezanie sú kotúče typu 41 a 42, na brúsenie kotúče typu 27. Kotúč na rezanie je tenký a nie je stavaný na brúsenie. Pod tlakom by sa rezný kotúč zlomil, rozletel do okolia a mohol spôsobiť vážne zranenie. Brúsny kotúč je zas hrubý, keby ste ním rezali, zbytočne by ste uberali veľa materiálu, zaťažovali brúsku a podstatne zvýšili prašnosť aj hluk pri práci.

• Z brúsky neodstraňujte ochranný kryt kotúča, je to veľmi nebezpečné pre obsluhu aj okolostojacich.

• Nepoužívajte poškodený ochranný kryt - ak je kryt ohnutý, prasknutý alebo opotrebovaný, treba ho vymeniť.

• Používajte ochranné prostriedky, nutnosťou sú okuliare, múdrosťou rukavice, respirátor alebo maska (kvôli vdychovanému prachu), slúchadlá. Možnosťou je aj tvárový brúsny štít, alebo mód brúsenia na samostmievacích zváracích kuklách.

Typy brúsnych a rezných kotúčov podľa materiálu

V nasledujúcej tabuľke je prehľad vybraných brúsnych a rezných kotúčov podľa materiálov, na ktorých sú určené na použitie. Brúsne kotúče sú zvýraznené modrou farbou, rezné kotúče oranžovou.

tags: #brusny #kotuc #korund