砂輪是一種常見的工具，在工業製造中有廣泛的應用。砂輪是由砂粒和結合劑製成的工具，可用於磨削、研磨、切割和抛光不同類型的材料，通常用於金屬、石材、陶瓷、玻璃等材料的加工和製造，並且隨著技術的不斷進步，砂輪的應用也不斷擴大。在現代工業生產中，砂輪已經成為一種不可或缺的工具，對提高生產效率和加工質量起著重要的作用。在這篇文章中，我們將探討砂輪的種類和結構形狀。
砂輪常見種類和特性
砂輪主要用於磨削、研磨和切割各種材料。砂輪的種類多樣，不同種類的砂輪擁有不同的特點和應用場景。本文將介紹幾種常見的砂輪及其特性。按照磨削材料的不同可主要分為兩大類：有機砂輪和無機砂輪種。
| 按照磨削材料 | 有機砂輪 | 特性 | 1.有機砂輪是由樹脂、填充物和其他添加劑混合而成 2.磨削效率高，加工速度快，能夠大大提高生產效率 3.表面質量好，加工過程中不會產生毛邊、裂紋和其他缺陷 4.耐磨性和抗熱性能，能夠長時間保持磨削效率和表面質量 |
|---|---|---|---|
| 應用 | 應用於木材、鋁材、銅材、非金屬材料等的加工中，以及各種零件的表面處理和抛光。 | ||
| 常見種類 | 樹脂砂輪、橡膠砂輪、纖維砂輪 | ||
| 無機砂輪 | 特性 | 1.無機砂輪是由無機礦物質和化學元素組成 2.硬度高，能夠耐受高速旋轉和高壓力的磨損 3.熱穩定性，能夠在高溫下使用而不會軟化或變形 4.良好的耐磨性，因此在加工過程中可以維持其形狀和研磨效果 | |
| 應用 | 無機砂輪硬度高，廣泛應用於磨削金屬、陶瓷、玻璃等硬度較高的材料。氧化鋁砂輪、氮化矽砂輪、氮化硼砂輪 | ||
| 常見種類 | 氧化鋁砂輪、氮化矽砂輪、氮化硼砂輪 |
砂輪的結構：輪體(磨料、結合劑、氣孔)+緣部
輪體是砂輪的主體結構，支撐砂粒和承受加工負荷，是砂輪的關鍵部分。另外，緣部也同樣是砂輪的重要組成部分，它用來固定砂輪，讓砂輪能夠在高速旋轉時保持平衡，防止破裂或產生其他安全問題。其中輪體內部結構又包含磨料、結合劑、氣孔。砂輪由磨料、結合劑和氣孔三個部分組成。磨料是砂輪的主要成分，是砂輪磨削工件的主要力量，它可以是天然磨料或人造磨料。結合劑是用來將磨料黏合在一起的材料。磨料和結合劑的選擇將決定砂輪的性能和功能。砂輪的結構是指砂粒之間的間隙和連接方式。砂輪的氣孔可以有效地排出多餘的熱量和灰塵，提高加工效率和使用壽命。
輪體-常見類型和特性
| 輪體類型 | 特點 | 應用 |
| 金屬輪體 | 高強度和耐磨性，適用於高負荷的砂磨加工 | 金屬加工，如鋼材、鑄造件的磨削和修整 |
| 有機輪體 | 輕量且具有彈性，適用於表面研磨和抛光 | 木材、塑料、橡膠等材料的表面處理 |
| 陶瓷輪體 | 高硬度和耐磨性，適用於高速、高效的研磨加工 | 陶瓷、石材、硬質合金等材料的精密加工 |
| 碳化矽輪體 | 高硬度和耐磨性，適用於高溫、高硬度的研磨加工 | 不銹鋼、高速鋼、硬質合金等材料的切削和磨削 |
| 金剛石輪體 | 極高的硬度和耐磨性，適用於加工高硬度材料和精密加工 | 寶石、玻璃、陶瓷、石材等的切削、打磨和抛光 |
磨料-常見類型和特性
在砂輪中，磨料是至關重要的組成部分，它利用高速旋轉的砂輪在工件表面切削、磨削、抛光等。下面將討論樹脂砂輪、橡膠砂輪、纖維砂輪、氧化鋁砂輪、氮化矽砂輪、氮化硼砂輪幾種常見的天然砂輪和無機砂輪砂粒說明它們的特點：
1.樹脂砂輪
樹脂砂輪是一種由樹脂結合劑和砂粒製成的砂輪。樹脂砂輪具有高強度、耐熱性、抗化學性能和不易破裂等特點。此外，樹脂砂輪還具有良好的自銳磨性能，能夠自動修整砂粒，延長使用壽命。樹脂砂輪適用於磨削軟金屬、合金鋼、不銹鋼等材料，尤其適用於高速磨削。
| 樹脂砂輪 | 多片式樹脂砂輪 | 多片式樹脂砂輪由多個薄片砂輪組成，可以輕鬆地更換砂輪片，有效提高工作效率，適用於高效的研磨加工。 |
| 單片式樹脂砂輪 | 單片式樹脂砂輪由一個整體的砂輪組成，其砂輪片的結合劑為樹脂，可以獲得更好的砂輪切削效果，適用於精密的研磨加工。 | |
| 鋼芯樹脂砂輪 | 鋼芯樹脂砂輪在砂輪片周圍加入一個鋼芯，可以提高砂輪的剛性和穩定性，並且延長砂輪的使用壽命。 |
2.橡膠砂輪
橡膠砂輪是以橡膠為黏結劑，砂粒為磨料，經過混合、成型、硫化等工藝製成的研磨工具。橡膠砂輪具有強度高、硬度適中、彈性好、黏結力強、抗震性能好等特點，可用於精密研磨和修整加工各種工件表面。橡膠砂輪的硬度通常在HRC50-70之間，可用於精密研磨各種材料表面，如金屬、石材、陶瓷等。
3.纖維砂輪
纖維砂輪是一種由纖維基材和磨料結合而成的研磨工具。其基材通常由聚酯纖維或聚酰胺纖維製成，磨料則包括氧化鋁、矽 carbide、氧化鋯等物質。通過特殊的製程工藝，磨料和基材能夠牢固結合，從而形成一個緊密的整體結構。根據紡織材料的不同，紅綠燈砂輪可以分為兩大類：纖維網狀砂輪和纖維布狀砂輪。
| 纖維砂輪 | 輪纖維網狀砂輪 | 多由較硬的矽 carbide、氧化鋁等磨料製成，主要用於精密研磨和表面處理。 |
| 纖維布狀砂輪 | 多由氧化鋁磨料和聚酯纖維基材製成，主要用於一般金屬、木材等材料的研磨和打磨。 |
4.氧化鋁砂輪
氧化鋁砂輪其主要研磨劑為氧化鋁，能夠提供高效、高質量的研磨效果。氧化鋁砂輪的應用范圍廣泛，可以用于各種材料的高精度研磨加工中。氧化鋁砂輪的研磨效果與砂輪表面的溫度有關，氧化鋁砂輪可以承受高溫環境，熱穩定性好，不會因高溫而變形或破裂。
氧化鋁砂輪主要有兩種：粗砂和微粒砂。
| 氧化鋁砂輪 | 粗砂 | 粗砂是氧化鋁砂輪中的一種較大研磨劑，用于粗磨和中磨加工。粗砂的磨粒粗大，研磨效率高，但精度較低。 |
| 微粒砂 | 微粒砂是氧化鋁砂輪中的一種較小研磨劑，用于中磨和精磨加工。微粒砂的磨粒細小，研磨效率較低，但精度高。 |
5.氮化矽砂輪
氮化矽砂輪是一種廣泛用於研磨和切割材料的砂輪。氮化矽砂輪是一種以氮化矽為主要原料制成的砂輪，氮化矽是由矽和碳在高溫下反應制成的化合物，硬度高，耐熱性能好，且具有優異的化學穩定性。氮化矽砂輪通常使用氮化矽顆粒作為砂輪的磨料，再加入一定比例的黏結劑和填充物制成。氮化矽砂輪的磨粒粒度通常在36至80目之間。它由矽和碳化物組成，具有優異的耐磨性和高強度，因此在切割和研磨高硬度材料時很受歡迎。
6.氮化硼砂輪
氮化硼砂輪是一種高性能砂輪，具有優異的熱穩定性、高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性和高導熱性能等優點。在高速磨削和高溫加工過程中，氮化硼砂輪表現出優異的性能和穩定性，廣泛應用於金屬和複合等材料的加工中。氮化硼砂輪的硬度非常高，通常在9.5至10之間，遠高於其他砂輪，因此具有更長的使用壽命。在高溫下，氮化硼砂輪的硬度也非常穩定，不會出現軟化現象，能夠保證穩定的砂輪效果。
7.陶瓷砂輪
陶瓷砂輪是砂輪的一種，由陶瓷顆粒和有機或無機結合劑製成，具有高硬度、高耐磨性、高耐溫性和高韌性等優點。它的優點使得它在各種金屬和非金屬材料的加工中被廣泛使用。陶瓷砂輪的耐磨性也比一般砂輪更好，因此在使用過程中，不需要頻繁更換砂輪，能夠大大提高工作效率。另外陶瓷砂輪在高溫下使用時也不會輕易變形或損壞，能夠避免砂輪因受到外力而破碎。
8.碳化矽砂輪
碳化矽砂輪是一種高性能的砂輪，因其硬度高、耐熱性好等優點，在金屬加工、陶瓷加工等領域得到廣泛應用。碳化矽砂輪硬度比一般砂輪高得多，可達到2300~2500kg/mm²，因此對硬度高的材料加工效果較好；且碳化矽砂輪不易被化學腐蝕，能夠適應各種複雜的加工環境。其良好的耐熱性，可在高溫下長時間工作，因此適用於高速切削、磨削等工藝。
9.金剛石砂輪
金剛石砂輪是一種具有高硬度和高耐磨性的砂輪，常用於對硬質材料進行加工，如玻璃、陶瓷、石材和硬質合金等。金剛石是自然界中硬度最高的物質之一，因此金剛石砂輪具有極高的硬度，能夠有效地加工硬質材料。金剛石砂輪的砂粒與基體之間的結合力非常強，使其具有優異的耐磨性，長時間使用也不易變形，創造優良的加工效果，能夠對硬質材料進行高效、精確的加工。
結合劑-常見類型和特性
砂輪中的結合劑主要是將磨料與砂輪體固定在一起，使磨料在旋轉時能夠穩定地磨削工件。除此之外，結合劑還可以控制砂輪的磨削性能、硬度和強度等特性。不同種類的結合劑對砂輪的性能有不同的影響，因此選擇合適的結合劑對於砂輪的性能和使用壽命非常重要。下表將介紹幾種常見的砂輪結合劑及其特性。
| 常見砂輪結合劑 | 陶瓷結合劑 | 特性 | 1.高硬度：可在高速研磨時保持形狀穩定，不易變形 2.高溫穩定性：不會因高溫軟化變形 3.抗磨損：陶瓷結合劑經過特殊處理，可大大提高其耐磨損性能 4.耐腐蝕性：陶瓷結合劑在腐蝕介質中具有優異的化學穩定性 |
|---|---|---|---|
| 應用 | 應用於金屬加工、陶瓷加工、石材加工、玻璃加工等行業 | ||
| 樹脂結合劑 | 特性 | 1.良好的黏合性能：與不同的物質混合，形成一種堅固的整體結構 2.耐熱性：不會因為高溫而軟化或變形 3.化學腐蝕：在惡劣的環境中長期使用，能夠保持其性能 4.高強度和剛性：這種材料具有輕量化和高強度等優點 5.易於加工和成型：樹脂結合劑可以通過不同的加工方法進行成型 | |
| 應用 | 廣泛應用於建築、製造和工業領域 | ||
| 玻璃結合劑 | 特性 | 1.良好的透明性：這使得它成為製造透明或半透明產品的理想選擇 2.優異的耐熱性：不會因為高溫而軟化或變形。 3.化學腐蝕：在惡劣的環境中長期使用，能夠保持其性能 4.高強度和剛性：這種材料具有輕量化和高強度等優點 5.易於加工和成型：玻璃結合劑可以通過不同的加工方法進行成型 | |
| 應用 | 廣泛應用於建築、製造和工業領域 |
氣孔-常見類型和特性
砂輪的氣孔可以有效地排出加工過程中產生的熱量和灰塵，從而保證砂輪的加工效率和使用壽命。氣孔還可以降低砂輪的摩擦係數，使得砂輪更加平穩穩定地旋轉。下面我們來了解一下砂輪的氣孔。
1.分類
砂輪的氣孔主要分為兩類，即開放式氣孔和封閉式氣孔。開放式氣孔是指氣孔完全打通，可以從砂輪的表面直接看到。封閉式氣孔是指氣孔只有部分打通，不能直接看到。開放式氣孔的通風性能更好，但是砂粒易脫落；封閉式氣孔的砂粒固定性更好，但是通風性能較差。
2.氣孔形狀
砂輪的氣孔形狀也有很多種。常見的氣孔形狀包括圓形、方形、三角形、梯形等等。不同形狀的氣孔可以應用於不同的加工領域，以滿足不同的加工需求。
3.氣孔分布
砂輪的氣孔分布也非常重要。氣孔分布不均勻會導致砂輪偏心、跳動，影響加工效果。因此，砂輪的氣孔分布應該均勻，並且要與砂輪的砂粒排列方向相互呼應，以提高加工效率和精度。
緣部-常見類型和特性
在選擇緣部時，需要根據砂輪的直徑、厚度和應用需求來確定適合的類型。選擇不合適的緣部可能導致砂輪不平衡、旋轉不穩定，甚至造成安全問題。因此，在使用砂輪時，確保選擇合適的緣部是至關重要的。緣部作為砂輪的重要組成部分，扮演著固定砂輪、保持平衡和穩定性的重要角色。通過選擇合適的緣部，可以確保砂輪的正確運轉，提高加工效率和安全性。因此，在使用砂輪時，我們應該仔細選擇緣部，確保其與砂輪尺寸相符且符合應用需求，以確保加工過程的順利進行。下面將介紹緣部的特點、類型和選擇標準等。
1.緣部的特點
- 緣部通常由金屬製成，如鋁合金、銅、鐵等。
- 緣部的直徑必須與砂輪直徑相同，否則會導致砂輪不平衡。
- 緣部必須具有足夠的厚度和強度，以承受砂輪高速旋轉時產生的力和壓力。
- 緣部必須與砂輪輻射線上的位置對稱，以保持砂輪的平衡和穩定性。
2.緣部的類型
- 固定式緣部：通常用於手持砂輪、砂帶機和手動砂輪機等應用場景中。它們經常固定在主軸上，使砂輪能夠保持平衡，並且可以更輕鬆地更換砂輪。
- 調節式緣部：通常用於砂輪機等應用場景中。這些緣部具有調整能力，可根據砂輪的直徑和厚度進行調整，以確保砂輪的平衡性和安全性。
- 雙緣緣部：用於固定砂輪在兩端的應用場景中，以增加砂輪的穩定性和安全性。
3.緣部的選擇標準
- 必須與砂輪的直徑相同。
- 必須與主軸相容。
- 必須有足夠的厚度和強度，以承受砂輪高速旋轉時產生的力和壓力。
- 必須與砂輪輻射線上的位置對稱，以保持砂輪的平衡和穩定性。
- 需要選擇適當的材料，以確保緣部不會在高速旋轉時過度變形或損壞。
以下是一個簡單的表格，列出了不同類型的緣部的特點和應用：
| 緣部類型 | 特點 | 應用 |
| 固定式緣部 | 固定砂輪在主軸上，保持平衡和穩定性 | 手持砂輪、砂帶機、手動砂輪機等 |
| 調節式緣部 | 可調整砂輪的直徑和厚度，確保平衡和安全 | 砂輪機等需要調整砂輪的應用 |
| 雙緣緣部 | 提供額外的穩定性和安全性 | 高速砂輪機等需要增加砂輪穩定性的應用 |
4.緣部的材料
緣部是指砂輪的邊緣部分，它的形狀和大小直接影響到砂輪的使用效果。通常砂輪的緣部由薄鋼片或合金鋁等材料制成，緣部的質量和硬度也需要符合相應的標準。下表列出了一些常見的砂輪緣部材料：
5.緣部的形狀
- 平緣：緣部呈平面，適用于表面磨削
- 斜緣：緣部呈斜面，適用于邊角磨削
- 圓緣：緣部呈圓形，適用于曲面磨削
- 倒角緣：緣部呈圓角，適用于倒角磨削
6.緣部的尺寸
- 小緣：緣部直徑小于砂輪直徑的1/4，適用于精細研磨
- 中緣：緣部直徑小于砂輪直徑的1/2，適用于常規研磨
- 大緣：緣部直徑等于砂輪直徑，適用于粗加工
總結
我們可以知道砂輪一直在現代工業生產和建築等多種行業中扮演著重要的角色，但在使用砂輪時必須非常小心謹慎，遵循安全操作程序，選擇合適的砂輪，定期檢查砂輪的損壞情況，避免發生危險。如果有任何異常情況，應立即停止使用並進行檢查。所以透過了解砂輪的種類及應用等，有助於我們更好地選擇砂輪，提高工作效率和質量。
而砂輪的應用對加工表面品質有著極高的要求。未來，隨著技術的發展，砂輪的精度和表面品質將會得到進一步提高。例如，透過高速磨削、超音波加工等新技術的應用，可以實現更高精度和更好表面質量的加工。並且隨著智能化的發展，砂輪生產和使用也將越來越智慧化。智能化的砂輪可以實現更高效、更準確的加工和測試。例如，一些研發中的智能砂輪可以實現自動調整砂粒密度和砂輪形狀等功能，以提高加工精度和效率。
另外，環保也一直是各行各業需要面對的重要問題。在砂輪的生產和應用過程中，也需要考慮綠色環保問題。未來，砂輪的環保性能將會更加重要，砂輪廠商將會更注重材料的可再生利用、生產工藝的節能減排等綠色環保方面的創新。
參考資料
- https://www.istockphoto.com/photo/abrasive-wheels-gm1098258770-294955053
- https://www.shutterstock.com/hu/search/er%C3%B3zi%C3%B3
