Инструмент из эльбора – символ прочности и стойкости

У этого термина существуют и другие значения, см. КНБ.

Эльбо́р (Ленинград + бор — источник журнал «техника-Молодежи» за 1985 г)

,
боразо́н
(от бор + азот),
кубони́т
,
кингсонгит
[1][2],
киборит
— торговые марки сверхтвердых материалов на основе кубической β-модификации (сфалеритной) нитрида бора, или кубического нитрида бора (советская аббревиатура — КНБ, зарубежная — cBN). По твёрдости и другим свойствам приближается к алмазу (10 по шкале Мооса).

Химическая формула: BN.

Свойства материала Эльбор

Внешний вид

Жёлтые, сильно преломляющие свет прозрачные кристаллы, с хорошей игрой света, естественная форма — октаэдрическая.

Твёрдость

По твёрдости почти не уступает алмазу. Его высокая твёрдость, в 3—4 раза превосходящая твёрдость традиционных абразивов, является важным преимуществом, так как значительно уменьшает износ зёрен эльбора при шлифовании и длительное время сохраняет их остроту.

Термическая и химическая стойкость

Другим важным свойством и преимуществом эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности зёрен эльбора начинается с 1000—1200 °C, в отличие от 600—700 °C у алмаза. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жёстких режимах шлифования. Поэтому зёрна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок.

Важным свойством и преимуществом эльбора является его высокая химическая стойкость. Эльбор не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Особенно следует отметить инертность эльбора к железу, являющемуся основой всех сталей, тогда как алмаз хорошо растворяется в железе, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей.

Эльбор: лучше алмазных брусков?

Современный рынок заточных устройств стремительно растет и развивается. Появляются новые бренды и увеличивается информированность сообщества. Но основные материалы используемые для заточки остаются все теми же, как и десятилетия назад.

В этой статье мы более подробно рассмотрим эльборовые абразивы и их отличия от других.

Но для начала кратко разберем все основные группы абразивов и их характеристики. Существует две группы абразивов: синтетические и натуральные.

Синтетические

Включают в себя карбид кремния, оксид алюминия, алмазные бруски (на органической или гальванической связке), эльборовые бруски.

Карбид кремния

Этот материал получают в электрических печах путем химического взаимодействии кремния с углеродом. В качестве сырья выступает кварцевый песок. По твердости карбид кремния уступает эльбору и алмазу.

Камень Boride CS-HD 25х6х152мм карбид кремния F220 на бланке

Оксид алюминия

Оксид алюминия — это соединение алюминия и кислорода. В природе распространен, как основная составляющая часть глинозема, смеси оксидов алюминия и таких элементов как калий, натрий, магний и т. д. Для заточки, как на электрическом оборудовании, так и на точилках, и для ручной заточки применяется главным образом электрокорунд. Электрокорунд (алунд, алоксит) – это кристаллический оксид алюминия, который искусственно получают в результате переплавки глинозёма. Это делается непрерывным способом в дуговых печах с последующей кристаллизацией вещества.

Камень Boride T2 25х6х152мм оксид алюминия F600 на бланке

Эльборовые бруски

Сверхтвердый материал на основе кубической β-модификации (сфалеритной) нитрида бора, или кубического нитрида бора. По твёрдости и другим свойствам приближается к алмазу (10 по шкале Мооса). Получают путем нагревания равных количеств бора и азота при температуре 1700—1800 °C и давлении 8—12 ГПа.

Брусок эльборовый ПАЗ 40/28 150x25x3 мм

Натуральные

Это камни природного происхождения. Являются одними из самых надежных абразивов, созданных самой природой.

Одним из наиболее популярных видов природного камня для заточки — это камень Арканзас. Уникальные залежи этого камня, расположены в одноимённом американском штате. Это великолепное средство для тонкой и долговечной заточки режущих инструментов. Камни Арканзас имеют прямоугольную форму и отличаются уровнем абразивности, в связи с чем их делят на 4 группы в зависимости от зернистости поверхности. Бруски Arkansas незаменимы при работе с кухонными и охотничьими ножами, домашними и промышленными ножницами. Для улучшения качества заточки нередко используется специальное масло.

Ещё одним отличным примером качественных природных абразивов являются бельгийские камни Belgian Stone. Мелкая гранатная крошка, которая используется в изготовлении, является их визитной карточкой. Идеальная геометрическая форма гранатов дает водному камню еще одну уникальную характеристику — гладкая кромка камней означает, что они полируют металл, не оставляя за собой крошечных заусенцев. Это приводит к идеальной, без шероховатостей, полировке.

Итак, перейдем к теме статьи — эльборовым абразивам.

История появления

Кубический нитрид бора был впервые получен в 1957 году Робертом Венторфом (Robert H. Wentorf Jr.) для компании General Electric Роберт Х. Венторф был штатным научным сотрудником в лаборатории корпоративных исследований и разработок General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк, и профессором химической инженерии в Политехнический институт Ренсселера.

В 1969 году компания зарегистрировала торговую марку «Боразон» для кристалла, полученного Венторфом.

Роберт Х. Венторф

В нашей стране кубический нитрид бора был впервые синтезирован в 1960 г. в Институте физики высоких давлений Академии наук под руководством академика Л. Ф. Верещагина и получил название эльбор (Ленинградский боразон). С 1965 года эльбор синтезировался в промышленных масштабах по технологии Абразивного (Санкт-Петербург). В 1980 году был принят государственный стандарт для шлифовальных кругов, выполненных при использовании боразона.

Характеристики

У эльбора не существует аналогов в природе, его химическая формула — BN.

Ниже в таблице указаны основные параметры эльбора и других популярных абразивов

Видно, что твердостный показатель эльбора лишь немного меньше, чем у алмаза. Так, если микротвердость алмаза 1000×10^2 МПа, то для эльбора этот показатель – (800-900)×10^2 МПа, а по сравнению с остальными традиционными абразивами, он выше в три-четыре раза. Соответственно, износ зёрен эльбора будет происходить в несколько раз дольше.

Сравнение кристаллических решеток алмаза и эльбора

Если в плане твердости эльбор незначительно уступает алмазу, то в плане термической и химической стойкости, превосходит и довольно сильно.

Так например, эльбор начинает окисляться при температуре 1000-1200 °C, а аналогичный процесс у алмаза начинается с 600-700 °C. Материал также химически стоек, он не реагирует с щелочами и кислотами, а также инертен ко многим, входящим в состав сплавов и сталей, химическим элементам. Особенно важно то, что эльбор инертен по отношению к железу, чего нельзя сказать про алмаз, который очень хорошо в нём растворяется. Из-за этой особенности алмазные абразивные круги быстро изнашиваются при шлифовании стали.

В работе

Непосредственно в заточке эльборовые бруски показывают себя с очень хорошей стороны. С одной стороны, абразивы из эльбора действуют мягче, чем алмазные, это обусловлено тем, что сами кристаллы имеют больше режущих граней. Благодаря этому, каждый проход камнем оставляет более чистый след. Следующим преимуществом является наличие среди эльборовых брусков полировочных вариантов, которые позволяют затачивать ножи «в зеркало».

Эльборовые абразивы способны выдерживать очень большие скорости обработки и высокую температуру. Также как и алмазами, эльборами лучше всего работать по сталям с твердостью более 55 HRC.

Брусок длительно сохраняет остроту зёрен (высокая износостойкость), выдерживает высокие термические нагрузки, не требует использования воды или масла, медленно засаливается.

Заключение

Эльборовые бруски для заточки ножей набирают популярность и однозначно займут свою нишу в сфере заточки, как среди любителей, так и среди профессионалов.

Мы напоминаем, что мы открыли новый розничный отдел! Он полностью посвящен оборудованию для заточки, а также инструментам и материалам для изготовления ножей. Ждем вас в гости.

Также все необходимые для заточки инструменты вы найдете в специальном разделе нашего сайта.

Применение

Применяется в промышленности в шлифовальном инструменте при обработке различных сталей и сплавов. Эльбор как абразивный материал обладает следующими преимуществами при шлифовании:

• длительно сохраняет остроту зёрен (высокая износостойкость), что обуславливает высокую режущую способность и стойкость кругов;
• выдерживает высокие термические нагрузки, что позволяет интенсифицировать режимы шлифования;
• позволяет шлифовать сложнолегированные стали и сплавы без адгезионного и диффузного износа зёрен эльбора.

Использование шлифовальных кругов из эльбора по сравнению с прочими абразивными, в том числе алмазными, способствует значительному повышению производительности, точности и качества обработанных поверхностей деталей на разных операциях шлифования.

Инструмент из эльбора

Боразон применяется для изготовления отдельных элементов и составных частей шлифовальных машин, а также в качестве самостоятельного орудия для обработки поверхностей. По срокам эксплуатации эльборовый инструмент превосходит орудия из алмаза и других абразивов. Характерной особенностью КНБ является более мягкая шлифовка поверхностей.

Эльборовый круг

Шлифовальные круги из боразона производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 24106- 80. В документе обозначены величины всех показателей качества. В его таблицах для каждой марки указываются следующая информация:

• относительная концентрация эльбора;
• степень твердости;
• предельные отклонения высоты круга;
• диаметр посадочного отверстия;
• ширина, высота;
• зернистость слоя.

Круги из эльбора маркируются с поочередным указанием данных параметров. Это облегчает выбор требуемого шлифовального круга.

В качестве ознакомительного материала о размерах и типах кругов можно использовать информацию ГОСТ 17123 — 79. Однако необходимо учитывать, что данный документ утратил силу в Российской федерации.

Маркировка абразивного инвентаря должна иметь следующие обозначения:

• тип, размеры;
• материал;
• зернистость абразивного слоя;
• твердость;
• рабочая скорость;
• концентрация эльбора;
• используемая связка.

На кругах диаметром больше 225 мм, перечисленная информация наносится на корпус. На инструменте меньшего диаметра присутствуют показатели первостепенной важности. Для продукции размером до 50 мм предусмотрено использование этикеток.

Корпус круга делают из металла или керамики. От используемого материала напрямую зависит максимальная скорость. Для металлического корпуса она составляет 125 м/с, керамического 60 м/с, метало-керамического 80 м/с.

Перед транспортировкой шлифовальный инструмент обворачивается упаковочным материалом для защиты абразивного слоя от повреждений, укладывается в коробки с прокладками, предохраняющими его от перемещения внутри.

Применение эльборовых кругов в зависимости от состава связок

Вещество, превращающее абразивные зерна шлифовального инструмента в однородную плотную массу, называется связкой. Для каждого вида обрабатываемого материала используется свой вид связующих элементов. Эти составляющие определяют, для какого вида работ предназначен шлифовальный инвентарь. Существует три основных типа связок.

• Органическая. На инвентарь с таким связующим веществом наносится маркировка в виде буквы «О». Данный вид наполнителя используют для производства кругов, предназначенных для заточки стального режущего инструмента, шлифования направляющих станин, плоского шлифования труднообрабатываемых сталей. Инструментом из боразона на органической связке проводят обработку стружечных канавок, прорезку пазов.
• Керамическая. Обозначается буквой «К» или латинской «V» . Эльборовые круги на данной связке применяются для шлифования высокоточных деталей из сталей и сплавов. Их используют при круглой внутренней и плоской обработке изделий с резьбой и зубцами, отверстий, дорожек малогабаритных прецизионных подшипников.
• Металлическая. Имеет маркировку в виде буквы «М». Походит для шлифовки резьбы с малым шагом, чистового хонингования сталей. Инструмент с таким типом вязки может использоваться для обработки деревянных, каменных, керамических и композитных поверхностей.

Круги из боразона могут применяться для выравнивания поверхности раскаленных и охлажденных металлов. Они подходят для финишной обработки изделий. Шлифование инструментом с любым видом вязки проводят с сухим охлаждением или с использованием жидкостей. В роли охладителя применяют воду, специальные эмульсии и индустриальное масло.

Преимущества эльборовых кругов

Октаэдрическая структура материала позволяет проводить обработку мягко и доводить шлифованные поверхности до зеркального состояния.

Преимущества:

• Структура боразона по твердости уступает только алмазу.
• Стоимость инвентаря из КНБ ниже, чем у кругов из природного минерала.
• Высокий уровень износостойкости за счет долгого сохранения остроты зерен.
• Стойкость к высоким термическим нагрузкам.
• Возможность шлифовать легированные стали со сложным химическим составом.

Перечисленные преимущества способствуют повышению спроса на данный инструмент в промышленности, станкостроении и машиностроении.

Эльборовый резец

Данный инструмент предназначен для снятия слоев поверхности с деталей. Форма резца может быть прямолинейной и радиусной. Углы заострения передней и задней кромок тоже разные.

Резцы из эльбора выпускаются длиной от 40 до 125 мм с шагом от 20 до 80 мм и более. Величина рабочей части режущего элемента определяет диаметр основы, имеет размеры от 10 до 40 мм. Толщина внутреннего стержня резца от 6 до 12 мм. Производятся массивные резцы для грубой обработки и коррекции формы детали. Технические характеристики описаны в ГОСТ Р 50302-92 или ГОСТ 13297-67.

Применение и преимущества эльборовых резцов

Данный инструмент предназначен для врезания, выполнения прохода при фрезеровании, точения деталей, шлифования на токарных и расточных станках, оборудовании с ЧПУ и встроенном в автоматические линии.

Форма режущих кромок и тип резца зависит от назначения, вида станков и обрабатываемого материала. Свойства резцов из боразона обязательно учитываются при выборе эффективного способа применения. Востребованность эльборовых резцов и вставок обеспечивают следующие преимущества:

• сохранность остроты во время эксплуатации;
• способность зерен к самозатачиванию;
• высокая режущая способность;
• стойкость к термическим нагрузкам, отсутствие прижогов обрабатываемой детали;
• удобный отвод снимаемой стружки;
• качество чистоты поверхности превышает класс точности алмазных резцов.

Благодаря этим достоинствам при работе инструментом из боразона появляется возможность выбора ускоренного режима операции. Это значительно повышает производительность труда.

Качественные характеристики эльборовых резцов:

• Прочность кристаллов, полная инертность к железу позволяет использовать резцы для тонкого чистового и получистового точения и растачивания деталей из закаленных сталей с повышенной твердостью и чугунов.
• Высокая износостойкость боразона дает возможность проводить обработку деталей, требующих сохранения геометрической точности.
• Эльборовыми инструментом полируют и шлифуют резьбы, зубцы, твердые сплавы, жаропрочные стали, стекла, кремний. Резцы находят применение для обработки керамики, мрамора, гранита, драгоценных камней.

Обработку металлов, обладающих низкими показателями твердости, не рекомендуется проводить инструментами из боразона. В процессе шлифования мягких сплавов может произойти деформация поверхности.

Примечания

1. [www.popmech.ru/article/13540-novyiy-mineral/ Новый минерал: Кубонит из недр Земли] (рус.). Популярная механика (3 августа 2013). — «Международная минералогическая ассоциация (IMA) на прошедшей неделе официально подтвердила открытие, сделанное международной группой ученых еще в 2009 году: существует природная кубическая модификация нитрида бора, получившая название «кингсонгит» (qingsongite).» Проверено 4 августа 2013. [www.webcitation.org/6IqE4e6vj Архивировано из первоисточника 13 августа 2013].
2. Iqbal Pittalwala.
   [ucrtoday.ucr.edu/16729 International Research Team Discovers New Mineral] (англ.). University of California (2 August 2013). — «Geologists at the University of California, Riverside have discovered a new mineral, cubic boron nitride, which they have named “qingsongite.” The discovery, made in 2009, was officially approved this week by the International Mineralogical Association.» Проверено 4 августа 2013. [www.webcitation.org/6IqE7r9GU Архивировано из первоисточника 13 августа 2013].

Отрывок, характеризующий Эльбор

– Изволили лечь и огонь потушили, ваше сиятельство. – Не за чем, не за чем… – быстро проговорил князь и, всунув ноги в туфли и руки в халат, пошел к дивану, на котором он спал. Несмотря на то, что между Анатолем и m lle Bourienne ничего не было сказано, они совершенно поняли друг друга в отношении первой части романа, до появления pauvre mere, поняли, что им нужно много сказать друг другу тайно, и потому с утра они искали случая увидаться наедине. В то время как княжна прошла в обычный час к отцу, m lle Bourienne сошлась с Анатолем в зимнем саду. Княжна Марья подходила в этот день с особенным трепетом к двери кабинета. Ей казалось, что не только все знают, что нынче совершится решение ее судьбы, но что и знают то, что она об этом думает. Она читала это выражение в лице Тихона и в лице камердинера князя Василья, который с горячей водой встретился в коридоре и низко поклонился ей. Старый князь в это утро был чрезвычайно ласков и старателен в своем обращении с дочерью. Это выражение старательности хорошо знала княжна Марья. Это было то выражение, которое бывало на его лице в те минуты, когда сухие руки его сжимались в кулак от досады за то, что княжна Марья не понимала арифметической задачи, и он, вставая, отходил от нее и тихим голосом повторял несколько раз одни и те же слова. Он тотчас же приступил к делу и начал разговор, говоря «вы». – Мне сделали пропозицию насчет вас, – сказал он, неестественно улыбаясь. – Вы, я думаю, догадались, – продолжал он, – что князь Василий приехал сюда и привез с собой своего воспитанника (почему то князь Николай Андреич называл Анатоля воспитанником) не для моих прекрасных глаз. Мне вчера сделали пропозицию насчет вас. А так как вы знаете мои правила, я отнесся к вам. – Как мне вас понимать, mon pere? – проговорила княжна, бледнея и краснея. – Как понимать! – сердито крикнул отец. – Князь Василий находит тебя по своему вкусу для невестки и делает тебе пропозицию за своего воспитанника. Вот как понимать. Как понимать?!… А я у тебя спрашиваю. – Я не знаю, как вы, mon pere, – шопотом проговорила княжна. – Я? я? что ж я то? меня то оставьте в стороне. Не я пойду замуж. Что вы? вот это желательно знать. Княжна видела, что отец недоброжелательно смотрел на это дело, но ей в ту же минуту пришла мысль, что теперь или никогда решится судьба ее жизни. Она опустила глаза, чтобы не видеть взгляда, под влиянием которого она чувствовала, что не могла думать, а могла по привычке только повиноваться, и сказала: – Я желаю только одного – исполнить вашу волю, – сказала она, – но ежели бы мое желание нужно было выразить… Она не успела договорить. Князь перебил ее. – И прекрасно, – закричал он. – Он тебя возьмет с приданным, да кстати захватит m lle Bourienne. Та будет женой, а ты… Князь остановился. Он заметил впечатление, произведенное этими словами на дочь. Она опустила голову и собиралась плакать. – Ну, ну, шучу, шучу, – сказал он. – Помни одно, княжна: я держусь тех правил, что девица имеет полное право выбирать. И даю тебе свободу. Помни одно: от твоего решения зависит счастье жизни твоей. Обо мне нечего говорить. – Да я не знаю… mon pere. – Нечего говорить! Ему велят, он не только на тебе, на ком хочешь женится; а ты свободна выбирать… Поди к себе, обдумай и через час приди ко мне и при нем скажи: да или нет. Я знаю, ты станешь молиться. Ну, пожалуй, молись. Только лучше подумай. Ступай. Да или нет, да или нет, да или нет! – кричал он еще в то время, как княжна, как в тумане, шатаясь, уже вышла из кабинета. Судьба ее решилась и решилась счастливо. Но что отец сказал о m lle Bourienne, – этот намек был ужасен. Неправда, положим, но всё таки это было ужасно, она не могла не думать об этом. Она шла прямо перед собой через зимний сад, ничего не видя и не слыша, как вдруг знакомый шопот m lle Bourienne разбудил ее. Она подняла глаза и в двух шагах от себя увидала Анатоля, который обнимал француженку и что то шептал ей. Анатоль с страшным выражением на красивом лице оглянулся на княжну Марью и не выпустил в первую секунду талию m lle Bourienne, которая не видала ее. «Кто тут? Зачем? Подождите!» как будто говорило лицо Анатоля. Княжна Марья молча глядела на них. Она не могла понять этого. Наконец, m lle Bourienne вскрикнула и убежала, а Анатоль с веселой улыбкой поклонился княжне Марье, как будто приглашая ее посмеяться над этим странным случаем, и, пожав плечами, прошел в дверь, ведшую на его половину. Через час Тихон пришел звать княжну Марью. Он звал ее к князю и прибавил, что и князь Василий Сергеич там. Княжна, в то время как пришел Тихон, сидела на диване в своей комнате и держала в своих объятиях плачущую m lla Bourienne. Княжна Марья тихо гладила ее по голове. Прекрасные глаза княжны, со всем своим прежним спокойствием и лучистостью, смотрели с нежной любовью и сожалением на хорошенькое личико m lle Bourienne. – Non, princesse, je suis perdue pour toujours dans votre coeur, [Нет, княжна, я навсегда утратила ваше расположение,] – говорила m lle Bourienne. – Pourquoi? Je vous aime plus, que jamais, – говорила княжна Марья, – et je tacherai de faire tout ce qui est en mon pouvoir pour votre bonheur. [Почему же? Я вас люблю больше, чем когда либо, и постараюсь сделать для вашего счастия всё, что в моей власти.]