Szlifowanie, wygładzanie, polerowanie i tym podobne działania możemy wykonać za pomocą różnych narzędzi. Ich konstrukcja ma duże znaczenie funkcjonalne, ale kluczową rolę odgrywają materiały ścierające, które w mikroskali odrywają (skrawają mikrokrawędziami) fragmenty obrabianych powierzchni.

Chociaż w języku potocznym (nawet w specjalistycznych sklepach z narzędziami) mówi się np. o krążkach, paskach, arkuszach czy szczotkach jako o „materiałach ściernych”, to w języku profesjonalnym (używanym np. w szkołach czy na uczelniach technicznych) materiał ścierny to substancja, która po rozdrobnieniu na ziarna lub proszki nabiera właściwości ostrzy skrawających.

Ścieranie nazywa się obróbką ścierną, którą to zalicza się do jednej klasy z obróbką wiórową. Ta wspólna kategoria to tzw. obróbka skrawaniem – definiowana jako usuwanie warstw obrabianych materiałów za pomocą ostrzy (jest jeszcze obróbka erozyjna, która wraz ze skrawaniem ustanawia obróbkę ubytkową). Obróbka wiórowa wykorzystuje ostrza o większych krawędziach, mikroskopowo bardziej regularnych. Obróbka ścierna używa licznych mikroskopowych nieregularnie poukładanych ostrzy. Choć gołym okiem tego nie widać, nawet włókna jedwabiu mają pewną liczbę ostrych krawędzi molekularnych.

Klasyfikacje i zastosowania materiałów ściernych

Materiały ścierne dzieli się m.in. ze względu na:

• pochodzenie: substancje naturalne lub sztuczne,
• kształt, wielkość i twardość ziarna,
• rodzaje nasypu ziarna i liczbę warstw nasypu (np. nasyp przestrzenny – ziarno na włókninie).

Jak wspomniano powyżej, wkomponowanie substancji ścierającej w narzędzia jest bardzo istotne dla dobrego wykorzystania jej własności. Warto zatem zwrócić uwagę również na podziały narzędzi ściernych. Szeroko rozpowszechniony jest chociażby podział na:

• narzędzia elastyczne – nasypowe (papiery, siatki, płótna, krążki, listki i inne; ze spoiw ceramicznych, żywicznych, metalowych i innych),
• narzędzia twarde spojone (ściernice, segmenty, osełki),
• wyroby z materiałów super twardych,
• mleczka, pasty i inne zawiesiny ścierne.

Najbardziej podstawowe i uniwersalne charakterystyki materiałów i narzędzi ściernych zostały ujęte (w szczególności poprzez oznaczenia) w międzynarodowych (np. FEPA, EN) i krajowych normach (w Polsce tej dziedziny dotyczą aż 242 normy PN; np. PN – 76/M – 59107 odnosi się do wielkości ziarna – ziarnistości, granulacji). Przy wykorzystaniu takich przepisów opracowuje się m.in. wytyczne doboru materiałów i narzędzi ściernych do różnego typu zastosowań. Opieranie się na uzyskanym w ten sposób systemie zapewnia największą kompetencję (planowanie, zakup, wykorzystanie itd.).

Substancje ścierne

Diament, korund, szmergiel, kwarc czy krzemień to naturalne materiały wkomponowywane w narzędzia ścierne. Z racji swej twardości diament umożliwia szlifowanie węglików spiekanych, stali, żeliwa, ceramiki, szkła, czy marmuru. Korund i szmergiel (zawierające w szczególności tlenek glinu) stosuje się głównie do dogładzania i polerowania powierzchni. Korund wykorzystuje się zwłaszcza przy obróbce taśmami ściernymi, a szmergiel – do docierania współpracujących części. Specyficzne dla narzędzi polerujących materiały pochodzenia naturalnego to m.in. pumeks, kaolin, kreda, baryt, talk. W rozmaitych polerskich filcach, futrach, gąbkach, dyskach itp. stosuje się wełnę, bawełnę, a nawet skóry.

Do najpopularniejszych sztucznych materiałów ściernych należą natomiast elektrokorund i węglik krzemu. Elektrokorund jest tworzony w kilku gatunkach, m.in.:

• elektrokorund szlachetny – ze względu na ostrość i kruchość jest stosowany do produkcji narzędzi ściernych przeznaczonych do obróbki precyzyjnej twardych stali, gdy obrabiany materiał nie powinien się nagrzewać i przypalać, a także do obróbki drewna;
• elektrokorund zwykły – najmniej kruchy i łupliwy, dość ciągliwy, stosuje się do szlifowania zgrubnego, w ciężkich warunkach pracy oraz przy grubych warstwach do usunięcia;
• elektrokorund półszlachetny lub mieszany – ma cechy pośrednie pomiędzy oboma poprzednimi, wykazuje zarówno dużą wytrzymałość, jak również ostrość i kruchość.

Węglik krzemu (karborund) – zielony (mniej domieszek) i czarny (więcej domieszek) – jest bardzo twardy i ostry (krawędzie kryształów), zatem stanowi dobrą substancję do obróbki materiałów kruchych i twardych takich jak: żeliwo, brązy, stopy aluminium, węgliki spiekane, szkło, a także materiały drewnopochodne, lakiery, tworzywa sztuczne i guma. Od wielu lat nieustannie opracowuje się nowe substancje i materiały ścierne, takie jak np. cubitron II firmy 3M, której produkty dystrybuowane są u nas m.in. przez PIK s.c., stosowany zarówno w narzędziach do szlifowania, w przyrządach do polerowania, jak też w komponentach do cięcia.

Wybrane komponenty i narzędzia ścierne

Dyski fibrowe – nasyp ścierny na podkładzie z twardej fibry. W zależności od nasypu są one przeznaczone do szlifowania stali i metali, usuwania spoin i niedoskonałości, fazowania czy krawędziowania, usuwania spawów i wygładzania powierzchni.

Dyski lamelkowe – z różnych włóknin (np. Scotch Brite) lub z różnych nasypów (cyrkon, elektrokorud, cubitron) na płótnie bawełnianym czy poliestrowym. Używane do szlifowania spoin, odprysków i rys czy też do usuwania rdzy, starej farby, wygładzania spawów, a także do przygotowania powierzchni stali przed spawaniem.

Gąbki ścierne – różne nasypy (np. tlenku glinu, tlenek aluminium) na podłożach gąbkowych, w formach czterostronnych, arkuszach lub krążkach. W zależności od podtypu przeznaczone do zbierania naddatków, szlifowania krawędzi, szlifowania powierzchni płaskich (np. docierania gładzi, do czego stosuje się również np. siatki ścierne), profili drewnianych, metalowych czy powłok lakierniczych.

Materiały mikrościerne – różnego typu gąbki, futra, dyski, filce, taśmy itd. Ich zastosowanie ma głównie charakter polerski (np. na wysoki połysk, usuwanie rys), choć np. nasyp z węglika krzemu lub tlenku aluminium przeznacza się do przygotowania powierzchni pod lakierowanie.

Papier ścierny – ma wiele różnych rodzajów i zastosowań. Przykładowo, papier wodoodporny często stosowany jest w przemyśle motoryzacyjnym, w doszlifowywaniu podkładów lakierniczych, szpachli, przed naniesieniem właściwych powłok lakierniczych. Papiery ścierne (arkusze, taśmy, krążki), i ich zastosowania szlifierskie zależą głównie od ziarnistości - im wyższe oznaczenie, tym drobniejsze ziarna.

Szczotki – bardzo zróżnicowana gałąź produktów do szlifowania, wygładzania, polerowania i innych zadań. Szczotki maszynowe mogą działać bardzo agresywnie lub delikatnie w zależności od budowy (kołowe, tarczowe, doczołowe, pędzelkowe, garnkowe, kielichowe i inne) oraz materiałów. Przykładowo agresywne czyszczenie powierzchni stalowych możliwe jest dzięki szczotkom tarczowym z drutem stalowym (czy też dzięki szczotkom – ściernicom na trzpieniu). Agresywne czyszczenie drewna zapewniają np. szczotki nylonowe z ziarnem korundowym. Łagodne polerowanie umożliwiają natomiast np. szczotki włosiane, bawełniane lub włókninowe (na trzpieniu) czy ze sznurka sizalowego.

Pasty i mleczka polerskie – są stosowane do docierania, szlifowania, polerowania, czyszczenia, nabłyszczania metalu, kamienia, drewna, lakierów, szkła i innych. Zawiesiny past mogą zawierać np. ziarna diamentowe (m.in. do stali hartowanych, ceramiki, ferrytów), korundowe, różnego rodzaju tlenków (glinu, chromu, żelaza), kwarcu itd. Występują w postaci twardej i miękkiej. Popularnym oznaczeniem jest kolor – np. pasta niebieska może zawierać np. ziarna krzemianu sodowego i tlenku glinu w lepiszczu tłuszczowym, a można jej używać do polerowania srebra, kości, bursztynu, granitu i marmuru (źródło: http://kwasnicki.prawo.uni.wroc.pl/pliki/Rosienkiewicz%20innowacje-%20obrobka%20scierna.pdf).