Was sind Verbrauchsmaterialien beim Feinschleifen und Polieren?
Generell sollten Verbrauchsmittel für das Feinschleifen sehr hart und so zäh wie möglich sein, sodass die Materialabtragsrate des Werkstücks höher ist als die feste Materialabtragsrate der Feinschleifscheibe. Im Idealfall behält das Abrasivmittel seine Schärfe, um den Schnitt über einen langen Zeitraum stabil zu halten.
Darüber hinaus sollte das Feinschleifmittel einen ausreichenden thermischen Widerstand aufweisen, sodass das Korn sowohl den hohen Bearbeitungstemperaturen als auch schnellen Temperaturwechseln standhalten kann.
Als weitere Eigenschaft sollte das Feinschleifmittel chemisch beständig sein. Ansonsten könnten bei höheren Drücke und Temperaturen sowie bei Kontakt mit Luft, Kühlmittel oder dem Material des Werkstücks chemischen Verbindungen das Korn schwächen.
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
Was Aluminiumoxid und wo wird es eingesetzt
Aluminiumoxid (Al2O3) wird typischerweise vor dem Polieren verwendet, um ein fein geläpptes Finish auf weicheren Materialien zu erzielen. Beispiele dafür sind Messing und Glas. Dies ist das weichste (relativ gesehen) und "bröckeligste" verschmolzene synthetische Läppmittel, das von Lapmaster Wolters angeboten wird. Wegen der Porosität 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.
Generell werden zwei Formen von Aluminiumoxid von Lapmaster Wolters angeboten. Das technisch gebräuchlichste Produkt wird als mikrogradiertes dunkelbraunes Schmelzkorund bezeichnet, und die andere Art ist mikrogradiertes kalziniertes weißes Aluminiumoxid.
Was ist kalzinierte Aluminiumoxid und wo wird es eingesetzt?
Diese Form von Aluminiumoxid wird für die Verarbeitung elektronischer Materialien empfohlen. Der Grund dafür ist die minimale Tiefe der Beschädigung des Werkstückmaterials, die durch eine sanftere Schneidwirkung der nicht verschmolzenen, flachen, plattenförmigen Kristalle entsteht. Der Schneidevorgang ist weniger belastend, da die Kristalle gleiten und das Material von dem Werkstück abschaben, anstatt einen Materialspan auszufräsen, wie es ein blockförmiger Schmelzkristall tut. Die flache Form des Kristalls trägt dazu bei, den Schneiddruck zu minimieren, da er eine größere Fläche des Werkstücks 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 auf Öl- oder Wasserbasis nicht erforderlich.
Einige Anwender von kalziniertem Aluminiumoxid läppen Metallteile. Der Grund dafür sind Probleme mit Kratzern, die beim 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.
Was ist Siliziumkarbid und wo wird es eingesetzt
Siliziumkarbid ist wesentlich teurer als Aluminiumoxid. Obwohl Siliziumkarbid wesentlich schneller schneidet, kann es immer noch wirtschaftlicher sein, die längere Prozesszeit der Aluminiumoxidverarbeitung zu akzeptieren. Es muss der Kostenfaktor der Prozesszeit den Kosten pro Werkstück gegenübergestellt werden. Gleichzeitig müssen die erforderlichen technischen Spezifikationen erfüllen werden. Siliziumkarbid (SiC) wird in der Regel für den allgemeinen Materialabtrag und die Beseitigung von Bearbeitungsspuren auf einer Vielzahl von Materialien verwendet, z. B. unlegierter Stahl, rostfreier Stahl. Dieses Material gilt als aggressiv schneidendes Schleifmittel mit hoher Abtragsleistung. Es wird zum Schneiden von Werkstoffen mit einer Rockwell-Härte von 55 und höher benötigt. Natürlich kann dieses Schleifmittel auch für die Bearbeitung weicherer Werkstoffe verwendet werden, wenn die Anforderungen an die Oberflächengüte nicht so genau sind. Die Oberflächenrauheit von Werkstoffen, die mit einem bestimmten Siliziumkarbid-Schleifmittel bearbeitet werden, ist höher als die, die mit Aluminiumoxid der gleichen Korngröße erreicht wird. Auch das Erscheinungsbild wird deutlich anders sein als bei Aluminiumoxid gleicher Korngröße. Aluminiumoxid erzeugt eine matte Oberfläche mit sehr wenigen Mikrokratzern, während Siliziumkarbid mit derselben Größe 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.


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


Was sind abrasive Verbrauchsmittel und wo werden sie eingesetzt?
Cerium Oxid
Cerium Oxid (CeO2) bietet eine verbesserte Polierleistung für optische Flächen, wie beispielsweise Filter und Prismen. Durch seine langanhaltende Poliereffizienz bietet Cerium Oxid eine ausgezeichnete Oberflächenqualität. Selbst unter anspruchsvollen Polierbedingungen kann es seine Wirksamkeit über längere Zeiträume beibehalten. Bei optischen Pech-Anwendungen kann es mit einer Vielzahl von Pads verwendet werden. Cerium Oxid wird ausschließlich zum Polieren von glasähnlichen Materialien auf einem weichen Polierpad oder einer Pechpolierscheibe 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 Pechpoliermaschinen von Lapmaster Wolters sind entsprechend konstruiert, um Korrosionsprobleme durch Kontakt mit Wasser und Schleifmittel mit hohem pH-Wert zu eliminieren. Es ist wichtig, dies zu beachten, wenn Standard-Läppmaschine, die für das Polieren mit Ceroxid modifiziert werden.
Borcarbid
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 oder gehärteter Stahl. Borkarbid ist ein extrem aggressiv schneidendes Produkt mit außerordentlich hoher Abtragsleistung. Es wird nur zum Läppen der härtesten Materialien empfohlen. Im Allgemeinen beschränkt auf Wolframkarbid und Titankarbid.
Kolloidale Aluminium Oxid
Dies ist eine chemische Slurry, die für die CMP-Bearbeitung einer Vielzahl von Materialien verwendet wird, in der Regel jedoch für Halbleitermaterialien. Bei Verwendung einer geeigneten Poliertechnik erzeugt diese Suspension die hochwertigste kratzfreie, reflektierende Oberflächenrauhigkeit. Je nach Produkt hat das flüssige Kolloid einen pH-Wert von 8,5 bis 12. Diese Chemikalie oxidiert im Allgemeinen das zu polierende Material sowie alle ungeschützten Maschinenteile. Dem Kolloid werden Aluminiumoxid-Schleifpartikel im Submikronbereich in sehr geringer Konzentration zugesetzt. Auch hier dienen die Schleifpartikel dazu, die dünne Schicht des oxidierten Materials mechanisch zu entfernen.
Kolloidale Silika
Diese chemische Slurry ist identisch mit kolloidalem Aluminiumoxid, mit dem Unterschied, dass als Schleifmittel submikrone Siliziumdioxidpartikel hinzugefügt werden.
Was sind Kunstharzbindemittel und keramische Schleifscheiben:
Die Schleifscheibenbindung hat folgende Aufgaben zu erfüllen:
- Einbindung der Schleifkörner
- Thermische Leitfähigkeit
- Chemische Beständigkeit
Die wichtigsten Bindungen bei der Verwendung herkömmlicher Schleifmittel sind die keramischen oder Glas- und Harz- oder Polymerbindungen (auch Bakelit genannt). Die keramischen Bindungen werden im Allgemeinen als V bezeichnet, während die Kunstharzbindungen von den Herstellern fester Schleifscheiben im Allgemeinen als B bezeichnet werden.
Die verglasten Bindungen haben sowohl die folgenden positiven als auch negativen Eigenschaften:
- Spröde und daher stoßempfindlich
- Temperaturbeständig, aber empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen
- Chemisch beständig gegen Kühlschmierstoffe wie Öl und Emulsiont
Kunstharzbindungen hingegen sind beständig gegen Stöße und Schläge sowie gegen seitlichen Druck. Die chemische Beständigkeit gegenüber Kühlschmierstoffen wie Öl und Emulsion ist schlechter als bei der keramischen Bindung. Die Lagerfähigkeit beträgt nach der FEPA-Norm (Federation of the European Producers of abrasive) maximal 3 Jahre. Der Grund dafür ist, dass die Bestandteile der Kunstharzbindung dazu neigen, sich im Laufe der Zeit abzubauen. Dies gilt sowohl für die konventionellen als auch für die super-abrasiven Schleifscheiben.
Neben den keramischen und harzhaltigen Bindungen gibt es die Metallbindung (im Allgemeinen als M katalogisiert), die galvanische Bindung (im Allgemeinen als G katalogisiert) und die Hybridbindung (im Allgemeinen als H katalogisiert). Hybridverbindungen sind, wie der Name schon sagt, meist Mischungen aus Harz- und Metallverbindungen.
Nachteile der Bindungen von super abrasiven Schleifscheiben sind:
- Keramische Bindung: Bei Diamantschleifscheiben muss die Brenntemperatur wegen der Oxidation deutlich unter 800°C liegen. Diese Art der Bindung ist noch relativ leicht abzurichten.
- Metallbindung: Das Abrichten mit Gleitrollen oder Abrichtdiamanten, wie z.B. Einkorndiamanten, ist nicht möglich. Diese Art der Bindung muss mit Siliziumkarbid-Abrichtscheiben abgerichtet und anschließend geschärft werden.
- Galvanische Bindung: Diese Bindung kann nicht mit herkömmlichen Abrichtmethoden abgerichtet werden.
Gegenwärtig wird die EDCM (Electro Chemical Discharge Machining)-Abrichtmethode sowohl für die Metallverbindungen als auch für die galvanische Verbindung bevorzugt. Es gibt auch eine Hybrid Technologie, die aus einem elektrochemischen und einem funken erosiven Verfahren besteht. Eine weitere Kategorie von Bindungen sind Elastomere oder E, die im Allgemeinen für Polieranwendungen verwendet werden und aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk bestehen.