Вот уже лет семь работаю с абразивами, и до сих пор сталкиваюсь с тем, что многие путают полимерные абразивы с обычными шлифовальными кругами на керамической связке. Разница принципиальная — если в традиционных абразивах зерно держится за счёт спекания связки, то в полимерных используется эластичная основа, что кардинально меняет механику обработки. Помню, как в 2018 году мы на тестовом производстве в Яане пытались адаптировать полимерные диски для финишной обработки карбида бора — тогда ещё не до конца понимали, как поведёт себя материал при переменных нагрузках.
Когда говорим о полимерном абразиве, важно различать тип полимерной матрицы. В промышленности чаще встречаются композиции на основе полиуретана, но для тяжёлых условий — например, при обработке карбида бора — уже нужны модифицированные эпоксидные системы. В ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив мы начинали с простых полиуретановых составов, но быстро столкнулись с проблемой — при скоростях выше 35 м/с матрица начинала 'плыть', особенно в условиях сычуаньского климата с высокой влажностью.
Ключевое преимущество грамотно спроектированного полимерного абразива — не просто эластичность, а контролируемая упругость. Это особенно критично при обработке хрупких материалов, где традиционные абразивы дают микротрещины. На нашем производстве в промышленном парке Чжума пришлось перепроектировать систему охлаждения для полимерных абразивов — оказалось, стандартные СОЖ на водной основе вызывают преждевременное старение полимерной матрицы.
Сейчас мы используем гибридные композиции с добавлением дисперсного карбида бора в саму матрицу — такой подход позволяет увеличить ресурс на 15-20% по сравнению с серийными образцами. Но это потребовало пересмотра всей технологии производства, включая температурные режимы отверждения.
В 2019 году мы проводили испытания полимерных абразивов на линии глубокой переработки карбида бора. Основная сложность — подбор зернистости. Для марки 'Хуангэн' оптимальным оказался диапазон 80-120, но здесь есть нюанс — форма зерна должна быть не острой, а скруглённой, иначе полимерная матрица не удерживает абразивные частицы при ударных нагрузках.
На практике часто недооценивают влияние температуры на рабочие характеристики. При +40°C (а в цехах без кондиционирования такая температура — норма) модуль упругости полимерной матрицы падает на 25-30%, что приводит к неравномерному износу. Пришлось разрабатывать сезонные корректировки технологических карт — летние и зимние версии полимерных абразивов.
Интересный случай был при обработке партии карбида бора для электротехнической промышленности — заказчик жаловался на неравномерность шлифовки. Оказалось, проблема в том, что операторы использовали полимерные абразивы с постоянным прижимом, хотя для таких материалов нужен плавающий контакт. После обучения персонала и корректировки техпроцесса брак снизился с 12% до 0.8%.
Главный миф — что полимерные абразивы универсальны. На собственном опыте убедились — для разных марок карбида бора нужны разные составы матрицы. Например, для высокопористых структур требуются полимеры с повышенной газопроницаемостью, иначе в порах скапливается тепловая энергия, leading к локальному перегреву.
В 2016 году мы пытались использовать китайские аналоги полиуретановых композиций — результат был плачевным. После 3-4 часов непрерывной работы абразивные диски начинали 'сыпаться', причём неравномерно — по краям износ был в 2 раза выше, чем в центре. Пришлось вернуться к европейским материалам, хотя их стоимость на 40% выше.
Сейчас в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив мы отрабатываем технологию послойного нанесения полимерной матрицы — наружный слой более эластичный, внутренний — жёсткий. Это позволяет совместить преимущества разных материалов, но пока стабильность технологии оставляет желать лучшего — в 30% случаев наблюдается расслоение при термических нагрузках.
При расчёте себестоимости обработки многие забывают учитывать вторичные факторы. Например, полимерные абразивы дают меньшую вибрацию, что увеличивает ресурс оборудования. На нашем производстве в уезде Шимянь после перехода на полимерные абразивы межремонтный период шлифовальных станков увеличился с 6 до 9 месяцев.
Однако есть и обратная сторона — утилизация отработанных полимерных абразивов. Если традиционные абразивы можно перерабатывать как строительные отходы, то полимерные требуют специальной утилизации. В 2020 году мы заключили договор с местным предприятием по переработке — это добавило около 5% к стоимости эксплуатации.
При выходе на полную мощность в 100 миллионов юаней в год вопрос экономии на абразивах становится критичным. Сейчас мы тестируем систему многоразового восстановления полимерных абразивов — после определённого износа наносим новый слой матрицы с абразивными зёрнами. Пока результаты нестабильные, но в перспективе это может снизить затраты на 25-30%.
Сейчас активно развивается направление интеллектуальных полимерных абразивов — с датчиками износа и температурными индикаторами. Мы в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив участвуем в совместном проекте с местным технопарком — разрабатываем полимерные диски с цветовыми маркерами износа. При критическом износе край диска меняет цвет с синего на красный — простое, но эффективное решение для контроля качества.
Ещё одно перспективное направление — биополимерные матрицы. Пока их механические характеристики уступают синтетическим аналогам, но экологический аспект становится всё важнее. Наш техотдел экспериментирует с композициями на основе модифицированного крахмала — пока получается достичь только 60% от требуемой прочности, но работа продолжается.
Учитывая, что компания располагает производственной линией мощностью 2000 тонн для глубокой переработки карбида бора, логичным развитием выглядит создание собственного производства специализированных полимерных абразивов. Это позволит замкнуть технологическую цепочку и контролировать качество на всех этапах — от сырья до готового инструмента.
