Was sind Verbrauchsmaterialien beim Schleifen und Polieren ?

Die Schleifkörner haben eine bestimmte Härte, Zähigkeit, thermische Beständigkeit und chemische Beständigkeit. Diese werden in einen Materialabtragungsprozess eingebracht.

Konventionelles Schleifmittel:

Konventionelle Schleifmittel zum Läppen und Polieren basieren auf Korund, der kristallinen Form von Aluminiumoxid (Al2O3), und Karborund, der kristallinen Form von Siliziumkarbid (SiC). Aluminiumoxid wird bei der Herstellung feststehender Schleifscheiben im Allgemeinen mit A kodiert, während Siliziumkarbid im Allgemeinen mit C kodiert wird.

Die Korunde werden unterteilt in:

Normales Aluminiumoxid
Halbspaltbares Aluminiumoxid
Aluminiumoxid weiß, rosa und rubinrot
Einkristallines Aluminiumoxid
Mikroblasen-Aluminiumoxid
Gesintertes Aluminiumoxid

Aluminiumoxid

Aluminiumoxid (Al2O3) wird typischerweise verwendet, um vor dem Polieren ein fein geläpptes Finish auf weicheren Materialien zu erzielen.Beispiele sind dafür Messing und Glas. Dies ist das weichste (relativ gesehen) und "bröckeligste" verschmolzene synthetische Läppmittel, das von Lapmaster Wolters angeboten wird. Wegen der porösität des Materials wird es als feines Finishing-Schleifmittel betrachtet. Hinsichtlich des Materialabtrags ist Aluminiumoxid für das Schneiden von Werkstoffen mit einer Rockwell-Härte bis zu 54 nach der Rockwell-Härteskala "C" effizient. Obwohl Aluminiumoxid manchmal verwendet wird, um Materialien zu bearbeiten, die härter als 54C sind, um eine spezifische Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen, erfolgt dies normalerweise nach einem Schruppschritt mit einem geeigneteren Schleifmittel. Es gibt zwei Formen von Aluminiumoxid, die von Lapmaster Wolters angeboten werden. Das technisch gebräuchlichste Produkt wird als mikrogradiertes dunkelbraunes Schmelzkorund bezeichnet, und die andere Art ist mikrogradiertes kalziniertes weißes Aluminiumoxid.

Kalziniertes Aluminiumoxid

Diese Form von Aluminiumoxid wird für die elektronische Materialverarbeitung empfohlen. Der Grund dafür ist die minimale Tiefe der Untergrundschädigung des Komponentenmaterials, die durch die schonendere Schneidewirkung dieser nicht geschmolzenen, flachen, plattenförmigen Kristalle dieses Materials entsteht. Der Schneidevorgang ist weniger belastend, weil die Kristalle gleiten und das Material von der Komponente abschaben, anstatt einen Materialspan auszufräsen, wie es ein blockförmiger geschmolzener Kristall tut. Die flache Form des Kristalls trägt dazu bei, den Schneiddruck zu minimieren, indem er eine größere Fläche der Komponente berührt und so die Schneidkraft über eine größere Fläche verteilt.

Kalziniertes Aluminiumoxid ist mit und ohne Suspensionsbehandlung erhältlich. Bei der Suspensionsbehandlung handelt es sich um eine chemische Beschichtung der einzelnen Partikel des Schleifmittels, die es ermöglicht, dass die Partikel bei Verwendung von Wasser als Bindemittel länger in Lösung bleiben. Suspensionsbehandeltes Schleifmittel ist beim Läppen mit Läppfahrzeugen auf Öl- oder Wasserbasis nicht erforderlich.

Einige Anwender von kalziniertem Aluminiumoxid sind Läppmetallkomponenten. Dies ist auf Kratzerprobleme zurückzuführen, die mit dem standardmäßigen geschmolzenen Aluminiumoxid auftreten. Andere Kunden haben über mehr Kratzprobleme bei der Verwendung von kalziniertem Material berichtet. Dies weist lediglich auf die Tatsache hin, dass jede Anwendung anders ist und nach ihren eigenen Vorzügen beurteilt werden muss.

Siliziumkarbid

Black SiC 80 Grit Green SiC 400 Grit

Siliziumkarbid ist wesentlich teurer als Aluminiumoxid, so dass es, obwohl es viel schneller schneidet, immer noch wirtschaftlicher sein kann, die längere Prozesszeit der Aluminiumoxidverarbeitung zu tolerieren. Die Kunden müssen den Kompromiss zwischen der Prozesszeit und den Kosten pro Komponente zusätzlich zum Erreichen der erforderlichen technischen Spezifikationen bewerten. Siliziumkarbid (SiC) wird typischerweise für das allgemeine Abtragen von Material und das Entfernen von Bearbeitungsspuren auf einer Vielzahl von Materialien verwendet. Z.B. Baustahl, rostfreier Stahl. Dieses Material gilt als ein aggressiv schneidendes Schleifmittel mit hoher Abtragsleistung. Es wird zum Schneiden von Materialien mit einer Rockwell-Härte der Skala "C" von 55 und höher benötigt. Natürlich kann dieses Schleifmittel zur Bearbeitung weicherer Materialien verwendet werden, wenn die Anforderungen an die Oberflächengüte nicht so präzise sind. Die Oberflächenrauhigkeit von Material, das mit einem bestimmten Siliziumkarbid-Schleifmittel bearbeitet wird, ist höher als die, die mit Aluminiumoxid der gleichen Partikelgröße erreicht wird. Auch das Erscheinungsbild wird deutlich anders sein als bei Aluminiumoxid gleicher Korngröße. Aluminiumoxid erzeugt eine matte Oberfläche mit sehr wenigen Mikrokratzern, im Gegensatz zu Siliziumkarbid derselben Größe, das eine Oberfläche mit sehr vielen Mikrokratzern erzeugt.

Die Siliziumkarbide sind nur in den Farben Grün und Schwarz erhältlich. Grünes SiC wird für Präzisionsschleifaufgaben verwendet, schwarzes SiC wird bei der Schruppbearbeitung eingesetzt, wie z.B. Gussbürsten, Schruppschleifaufgaben

Korund hat eine Knoop-Härte zwischen 1.900-2.200 N/mm². Die Hitzebeständigkeit liegt zwischen 1.750-2.000 ° C.

Siliziumkarbid hat eine Knoop-Härte zwischen 2.400-3.000 N/mm². Die Hitzebeständigkeit liegt bei etwa 1.370 ° C.

Superschleifmittel:

Superschleifmittel basieren auf kubischem Bornitrid (c-BN) und Diamant (C). Kubisches Bornitrid wird bei der Herstellung fester Schleifscheiben im Allgemeinen mit B bezeichnet, während Diamant mit D bezeichnet wird. Zur Referenz: Borazon war der Markenname des kubischen Bornitrids, als es in den 1950er Jahren erstmals von General Electric hergestellt wurde.

Diamant ist das härteste Material mit einer Knoop-Härte von 7.000-8.000 N/mm², aber der thermische Widerstand ist sehr gering. Bei ca. 750 - 800 ° C verliert der Diamant durch Oxidation seine Härte. Diamant neigt dazu, sich in eisenbasierten Legierungen bei hohen Temperaturen aufzulösen, wodurch die Legierungen im Wesentlichen aufgekohlt werden und das Schleifmittel weniger wirksam wird. Dieser Werkstoff wird im Allgemeinen für die meisten maschinellen Polieranwendungen verwendet. Am häufigsten wird er auf ein weiches Polierpad aufgetragen, das immer auf Kemet-Polierplatten und manchmal auf Läppplatten aus Gusseisen verwendet wird. Wenn Diamant in einer Läppanwendung verwendet wird, wird er normalerweise zum Läppen extrem harter Materialien verwendet, wo hohe Produktionsraten erforderlich sind.

Im Einsatz behalten die Diamantschleifpartikel aufgrund ihrer Härte und der extrem niedrigen Zerreibbarkeitsrate ihre Größe bei. Dadurch kann Diamantläppschlamm recycelt werden. Ich möchte mich klar ausdrücken und darauf hinweisen, dass ich nicht von der standardmäßigen vorgemischten Diamant-Polierschlämme spreche, die nicht recycelt werden sollte. Der Diamantläppschlamm, von dem ich spreche, ist kein vorgemischtes Standardprodukt. Ich spreche von einem Standard-Läppfahrzeug auf Wasserbasis, dem eine relativ hohe Konzentration von Diamantpulver beigemischt wurde.

CBN hat eine Knoop-Härte von 4.500-4.700 N/mm². Die Hitzebeständigkeit von CBN liegt zwischen 1.300-1.400 ° C.

Andere Schleifmittel:

Ceriumoxid (CeO2) bietet eine verbesserte Polierleistung für optische Flächen sowie für andere Anwendungen wie Filter und Prismen. Ceriumoxid hat eine lang anhaltende Poliereffizienz und bietet eine ausgezeichnete Oberflächenqualität. Ceriumoxid kann seine Wirksamkeit über längere Zeiträume beibehalten, selbst wenn es unter anspruchsvollen Polierbedingungen verwendet wird. Es wird für optische Pech-Anwendungen und mit einer Vielzahl von Pads verwendet. Dieses Schleifmittel wird ausschließlich zum Polieren von glasähnlichen Materialien auf einem weichen Polierkissen oder einer Pechpolierplatte verwendet. Die durchschnittlich verwendete Partikelgröße liegt typischerweise im Bereich von ein bis drei Mikrometern. Einige Marken von Ceriumoxid haben einen leicht erhöhten pH-Wert. Diese Schleifmittel verursachen eine Oxidation der zu polierenden Oberfläche. Das oxidierte Material wird durch die rotierende Wirkung der Pechplatte oder des Polierkissens mechanisch entfernt.

Poliermaschinen, die Ceroxid-Schleifschlämme verwenden, sollten durch die Verwendung von Edelstahlkomponenten und Epoxidfarben vor Korrosion geschützt werden. Das am häufigsten zusammen mit dem Ceroxid verwendete Wasser ist ebenfalls eine Korrosionsquelle für ungeschützte Maschinenkomponenten aus Eisenmetall. Die standardmäßigen Lapmaster Wolters Pechpoliermaschinen sind entsprechend konstruiert, um Korrosionsprobleme durch Kontakt mit Wasser und Schleifmittel mit hohem pH-Wert zu eliminieren. Es ist wichtig, diese Frage zu berücksichtigen, wenn eine Standard-Läppmaschine angeboten wird, die für das Polieren mit Ceroxid modifiziert ist.

Borcarbid (B4C) wird typischerweise dann eingesetzt, wenn eine schnellere Abtragsleistung für die Entfernung von Bearbeitungsspuren usw. erforderlich ist. Es ist ein bevorzugtes Schleifmittel für harte Werkstoffe. Z.B. Wolframkarbid, gehärteter Stahl. Borkarbid-Schleifmittel ist ein extrem aggressiv schneidendes Produkt mit extrem hoher Abtragsleistung. Es wird nur zum Läppen der härtesten Materialien empfohlen, im Allgemeinen beschränkt auf Wolframkarbid und Titankarbid. Aufgrund des exorbitanten Preises dieses Produkts sind die Kosten für die Verwendung dieses Schleifmittels zum Läppen anderer Materialien unerschwinglich.

Grundlegende Zusammenfassung, die für die meisten Schleifmittel gilt:

Das Schleifmittel muss sehr hart und so zäh wie möglich sein, so dass die Materialabtragsrate des Werkstücks höher ist als die feste Materialabtragsrate der Schleifscheibe. Im Idealfall behält das Abrasivmittel seine Schärfe, um den Schnitt über einen langen Zeitraum stabil zu halten.

Das Schleifmittel sollte einen ausreichenden thermischen Widerstand aufweisen, so dass das Korn sowohl den hohen Bearbeitungstemperaturen als auch den schnellen Temperaturwechseln standhalten kann.

Das Schleifmittel sollte chemisch beständig sein, so dass bei höheren Drücken und Temperaturen sowie bei Kontakt mit Luft, Kühlmittel oder dem Material des Werkstücks keine chemischen Verbindungen das Korn schwächen.

Hierbei handelt es sich um eine chemische Aufschlämmung, die zur CMP-Verarbeitung einer Vielzahl von Materialien verwendet wird, typischerweise jedoch von Halbleitermaterialien. Die Aufschlämmung wird verwendet, indem sie auf ein weiches Polierkissen aufgetragen wird, normalerweise ein weiches poromeres Urethan (z.B. Polytex Supreme) zum Polieren von Halbleitern oder eine andere Art von weichem Gewebekissen. Wenn diese Aufschlämmung in einer geeigneten Poliertechnik verwendet wird, erzeugt sie eine kratzfreie, reflektierende Oberflächenrauhigkeit von höchster Qualität. Abhängig vom spezifischen Produkt hat das flüssige Kolloid einen pH-Wert von 8,5 bis 12. Diese Chemikalie oxidiert im Allgemeinen das zu polierende Material ebenso wie jede ungeschützte Maschine.