يعتبر أكسيد الألومنيوم البني المنصهر (BFA) أحد أكثر المواد الخام شيوعًا وأهمية المستخدمة في تصنيع أقراص القطع المرتبطة بالراتنج المقوى .
لماذا يُعد أكسيد الألومنيوم المصهور باللون البني مثاليًا لقطع الأقراص
تتمتع مادة BFA بمزيج فريد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تجعلها مناسبة بشكل استثنائي لمهمة القطع الصعبة:
صلابة عالية (Knoop ~2000):
يعتبر BFA أكثر صلابة من معظم المعادن الشائعة (مثل الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والحديد) ولكنه أقل صلابة من بعض المواد المتخصصة مثل كربيد التنغستن أو السيراميك.
يتيح هذا للحبيبات الكاشطة أن تعض وتستخرج المواد من قطعة العمل بشكل فعال.
صلابة عالية وخاصية الشحذ الذاتي:
هذه هي ميزتها الرئيسية. تتميز حبيبات BFA بمتانتها ، مما يعني أنها تتحمل الصدمات الميكانيكية العالية والضغط الناتج عن القطع دون أن تتكسر قبل الأوان.
مع تآكل حبيبات القرص، تتكسر على طول حدودها البلورية، كاشفةً عن حواف قطع جديدة حادة. تساعد خاصية “الشحذ الذاتي” هذه على الحفاظ على سرعة وكفاءة قطع القرص طوال عمره.
بنية بلورية حادة ومتكتلة:
تتميز بلورات BFA بشكلها الزاويّ المتكتل. يوفر هذا الشكل الهندسيّ نقاطًا وحوافًا قوية للقطع القويّ، على عكس الحبيبات المستديرة التي تُعدّ أفضل للتلميع.
استقرار كيميائي جيد:
إنه خامل ولا يتفاعل كيميائيًا مع المعادن المقطوعة أو مع نظام رابطة الراتنج عند درجات الحرارة الناتجة أثناء القطع. وهذا يضمن أداءً ثابتًا وقابلًا للتنبؤ.
دور BFA في وصفة قرص القطع
قرص القطع ليس مجرد مادة كاشطة، بل هو مادة مركبة، وBFA هو المكون الكاشط الرئيسي.
الحبيبات الكاشطة (BFA): تُشكّل عادةً ما بين 60% و75% من حجم القرص. هذه هي “أسنان” القرص.
التعزيز: يتم تضمين طبقات شبكة الألياف الزجاجية داخل القرص لتوفير قوة شد حاسمة، مما يمنع القرص من الانفجار تحت سرعات الدوران العالية.
نظام الترابط (الراتنج): يُثبّت الراتنج المُتصلّب بالحرارة (مثل راتنج الفينولي) حبيبات المادة الكاشطة والتسليح معًا. وتُعدّ تركيبة هذا الراتنج بالغة الأهمية، إذ يجب أن يكون قويًا بما يكفي لتثبيت الحبيبات، مع ضرورة تآكله بمعدل مُحكم للكشف عن حبيبات جديدة حادة أثناء استخدام القرص (وهذا ما يُعرف بـ”صلابة” الرابطة أو درجتها).
مقارنة مع المواد الكاشطة الأخرى في أقراص القطع
في حين أن BFA هو الحصان العامل، يتم استخدام المواد الكاشطة الأخرى لتطبيقات محددة:
| نوع الكاشطة | الخصائص الرئيسية | الاستخدام النموذجي في أقراص القطع |
|---|---|---|
| الألومينا المصهورة باللون البني (BFA) | المعيار. توازن ممتاز بين الصلابة والمتانة والتكلفة. | القطع العام للصلب والحديد والفولاذ المقاوم للصدأ (مع الرابطة المناسبة) والمعادن الحديدية الأخرى. |
| أكسيد الألومنيوم الأبيض المنصهر (WFA) | أكثر صلابةً، لكنه أكثر هشاشةً من BFA. يُنتج كسورًا أكثر حدة. | أقل شيوعًا في القطع الشاق. يُستخدم أحيانًا في خلطات خاصة بأقراص الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك الفولاذ، حيث تكون الحبيبات أكثر حدة وأقل صلابة. |
| أكسيد الزركونيا (ZA) | مادة كاشطة ممتازة. صلابة استثنائية ومقاومة للتآكل. تتميز بآلية تآكل “تكسر جزئي”، مما يحافظ على حدتها لفترة أطول. | أقراص عالية الأداء والتحمل. تُستخدم لقطع السبائك الصلبة، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفي التطبيقات التي تتطلب عمرًا أطول ومعدلات قطع أسرع. غالبًا ما تُمزج مع BFA. |
| كربيد السيليكون (SiC) | صلبة جدًا وحادة، ولكنها أكثر هشاشة (قابلة للتفتيت) من الألومينا. | يُستخدم بشكل أساسي لقطع المواد غير الحديدية ، مثل الألومنيوم والنحاس والبرونز والحجر والخرسانة. وهو غير مناسب للصلب لتفاعله الكيميائي مع الحديد عند درجات حرارة عالية. |