Kategorier
Slipning och bryning

Slipämnen (abrasives)

För att man ska kunna slipa (eller bryna) stål måste man gnida det mot något som är hårdare än stålet själv. För att slipa stålet effektivt måste det också vara vasst (ha vassa kanter som möjliggör avverkning av stålet). Det finns flera material som uppfyller dessa krav. Dessa material kan vi kalla slipämnen.

Slipämnen förekommer både naturligt och syntetiskt framställt. Det som gör dessa ämnen unika är att de består av kristaller med strikt organiserade atomer (3-dimensionella nätverk med mycket starka bindningar). De vanligaste naturligt förekommande varianterna är olika oxider, framför allt av aluminium och kisel. De i särklass mest förekommande syntetiska varianterna är aluminiumoxid, kiselkarbid och diamant.

Fram till för ungefär 100 år sedan var alla slipämnen naturligt utvunna. Dessa förekommer även idag som diverse slipstenar men har minskat i popularitet. Dessa naturliga slipstenar är oftast uppbyggda av kiseldioxid eller aluminiumoxid.

För att jämföra hårdhet mellan material finns olika skalor. Här har jag använt Knoop-skalan, en metod som går ut på att en diamantpyramid trycks in i materialet under standardiserade förhållanden. För jämförbarhetens skull kan nämnas att verktygsstål härdat till RCS 62 har ett Knoop-värde på ca 780.

Kiseldioxid

  • Knoop 820
  • Förening av kisel och syre (SiO2). Kiseldioxid är en komponent i kiselalgers (diatoméer) skal. När dessa dör ackumulerar skal på havsbotten och över tid byggs ett tjockt sedimenterande lager upp. När detta utsätts för tryck över tid sker en metamorfos vilket gör att kiseldioxiden blir en mineral som kan utvinnas.
  • Finns i många former (kristallina och amorfa), den som är intressant i slip-perspektiv är novakulit (hornsten).
  • Novakulit består av kalcedon, i huvudsak en mikrokristallin typ av kvarts.
  • Kristallstrukturen avgör hur aggressivt den slipande förmågan är
  • Innan moderna, syntetiska slip-material började produceras var novakulit branschstandard (naturliga oljestenar)
  • Kiseldioxid är också slipämnet i naturliga vattenstenar men i dessa sitter kiseldioxidpartiklar lösta i lera. För dessa stenar är det storleken på kiseldioxidpartiklarna som bestämmer slipegenskaperna. Till skillnad från oljestenarna är dessa spröda och går sönder under tryck (leran är mjukare än novakulit) – vilket dels automatiskt gör att nya kiseldioxidpartiklar exponeras vid användning men samtidigt också leder till att stenen deformeras. Detta är bakgrunden till att oljestenar, med alla sina egenskaper, skiljer sig från vattenstenar.

Kiselkarbid (SiC)

  • Knoop 2480
  • SiC-kristaller är (jämfört med Alox, se nedan) hårdare och vassare men är också sprödare och spricker lättare.
  • Förekommer naturligt men är ovanligt (bland annat i meteoritkratrar). Innan det upptäcktes i naturen hade man dock lyckats framställa det syntetiskt. Den ursprungliga syntetiska varianten kallas också carborundrum.
  • SiC är standardämne för diverse slippapper och i många slip-/brynstenar. Finns också som lösa partiklar man själv kan blanda med vatten och sprida på lämpligt underlag (gjutjärn, koppar, plast). Tanken här är att de fria SiC-partiklarna fastnar i det mjukare underlaget och blir som en slipande yta.

Aluminiumoxid (Alox)

  • Knoop 2100
  • Jämfört med SiC är Alox segare och går inte sönder lika lätt, däremot är kristallerna inte lika vassa och nöts dessutom ner med tiden. SiC-kristaller går istället sönder/knäcks vilket ger nya vassa kristallkanterkanter att slipa mot. Generellt är strategin för Alox istället att det tillverkas med glasartat keramiskt bindmedel som är hårdare (och därmed mer sprött) så att det bryts vid användning och exponerar helt nya Alox-partiklar.
  • Alox fungerar bättre än SiC på mjuka stål (RCS under 58). För stål med RCS 60-61 är SiC ett snabbare slipmaterial (sanning med modifikation, hur effektivt Alox är beror också på vilket bindmedel som använts).
  • Det finns runt 8 stycken former av Alox som tillverkas, alla har olika grad av sprödhet. Vissa tillverkare gör Alox som är mer spröda vilket gör att de mer liknar SiC i sina slipegenskaper.
  • Den stora bulken av alla slip-/brynstenar är Alox. Alla stora tillverkare gör primärt Aloxbaserade stenar.

Diamant

  • Knoop >7000
  • Diamant som slipämne är helt baserat på syntetiskt framställd diamant. Två principiellt olika varianter finns; monokristallina och polykristallina. För stenar använder man den monokristallina varianten och i slip-/brynpasta använder man den polykristallina (som är mer spröd och går sönder vilket blottlägger nya vassa slipytor).
  • Används aldrig i snabbroterande slipsystem som genererar värme (eftersom kolet från diamanten kan lösas upp i stålet pga. värmen)
  • Dyrare (pga. framställningsprocessen) men har längre livstid.

Kubisk bornitrid (cBN)

  • Knoop 4700
  • Liknar diamant i strukturen och är extremt hårt. Kan till skillnad från diamant användas vid högra temperaturer.
  • Används inte mycket eftersom det inte ger särskilt mycket fördelar och är dyrt.

Kromoxid

  • Knoop 1200
  • Används ofta med läderstropp som sista brynsteg. Ofta anges att medelstorleken på partiklarna är 0,5 mikrometer vilket alltså är finare än i stort sett samtliga brynstenar. Observera att detta är medelstorleken och att det oftast förekommer betydligt större partiklar än så, särskilt om brynpastan är en kombination (vilket är vanligt) av Alox och kromoxid (där vissa partiklar är så stora som 44 mikroner).

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *