Шлифовка и полировка

Шлифовка является наиболее важной стадией в процессе подготовки образца. Задачи шлифовки состоят в ликвидации всех неровностей поверхности, уменьшении толщины образца, подготовке гладкой поверхности и удалении зоны деформированных при резке зерен. В результате должна получиться гладкая поверхность, свободная от царапин, дыр и выраженного рельефа.

Шлифование подразделяется на стадии:

• выравнивание поверхности;
• тонкое шлифование на станке;
• ручная шлифовка.

В качестве абразива обычно используются алмаз (С), карбид кремния (SiC), окись алюминия (Al₂O₃) [Справочник…, 1985].

Выбор абразива зависит от твердости образца. Некоторые исследователи считают желательным использование фиксированных абразивов (например, алмазный порошок, импрегнированный в смолу, шлифовальная бумага). Дело в том, что частицы нефиксированного порошка имеют тенденцию вращаться и оставлять царапины. Фиксированные абразивы лишены этого недостатка.

Маркировка порошков и паст основана на их зернистости, и производится в виде одно-, двух- или трехзначного числа. Размер абразивных порошков на основе карбида кремния и окиси алюминия, дается как номер основного сита при ситовом анализе. Различают порошки, маркированные буквой «М», и микропорошки – «АМ». Для обозначения порошков, изготовленных из синтетических алмазов, в маркировке используется буква «С».

Обдирочные операции осуществляются на порошках с размером шлифзерен более 500 мкм. На стадии грубой шлифовки используются абразивные порошки карбида кремния с крупностью зерен от 500 до 200 мкм. Тонкая шлифовка образцов производится с помощью микропорошков с размером частиц 100–10 мкм. Грубая полировка осуществляется тонкими микропорошками фракции 10–1 мкм.

Для абразивного порошка важным является не только его размерность, но и вариации размера частиц. Поэтому чрезвычайно важно предохранение образца от загрязнения старыми порошками.

Остывший черновой вариант препарата обдирается на шлифовальном станке на чугунной планшайбе с абразивным порошком карбида кремния № 8. Обдирка производится до вскрытия образца. Важным при начальной обработке черновых шашек является снятие острых краев по кругу (фаски). Это является необходимым во избежание порезов рук.

Тонкая шлифовка осуществляется также на чугунной планшайбе с абразивным порошком М20 и М14. В результате удаляется большинство царапин и оставшиеся зоны поверхностных деформаций.

Ручная шлифовка или грубая полировка осуществляется на стеклах микропорошками Al₂O₃ фракции 10, 5, 3, 2 и 1 мкм. Обработка каменного материала на порошках занимает примерно 15 мин на порошке каждой крупности, а, в целом, примерно 1 час. При переходе с одной фракции порошка на другую важной является тщательная промывка рук, рабочего стекла и аншлифа щеткой с мыльным раствором, а если необходимо, то с применением ультразвуковой ванны для очищения микропор образца от порошков.

Доводка аншлифа (тонкая полировка) производится на полировальном станке с использованием полировальных кругов. В зависимости от физико-механических свойств каменного материала полировальники могут иметь различную жесткость и рельеф поверхности, от правильного выбора которых существенно зависит качество отполированной поверхности.

Формы полировальников могут быть самыми разнообразными: плоскими, сферическими, чашеобразными и сложной формы. По типу применяемого материала и способу обработки они делятся на:

1. Жесткие – выполняются из твердых пород дерева или многослойной фанеры, синтетических материалов (бакелита, жестких пластмасс), а также мягких металлов – олова, меди, свинца.

2. Полужесткие – картон, наборные круги из бумаги, мягких пластмасс.

3. Мягкие – тканевые, кожаные или войлочные полировальники с подложкой из резины или поролона, натягивающиеся на твердую деревянную или металлическую основу.

На всех стадиях обработки необходимо следить за чистотой инструмента, рук и полирующих составов, т.к. появление царапин из-за случайной абразивной пылинки на одной из стадии можно убрать только перешлифовкой, а значит ценой потери не только времени, но и уменьшения размера препарата. Наиболее мягкие камни рекомендуется полировать вручную с применением тонких абразивов на основе мела, трепела и т.п.

При полировке образцов используются алмазные пасты. Диапазон размерности зерен (в мкм) указывается через дробь, числитель которой равен наибольшему, а знаменатель – наименьшему, размеру зерен основной фракции, например, 7/5 и 5/3.

Полировка образцов начинается с пасты 7/3 и может быть закончена пастой 3/2, которыми обрабатывается прикрепленный к чугунной планшайбе деревянный круг. Работу на данном этапе рекомендуется проводить при небольшой скорости вращения. При переходе полирования с одной алмазной пасты на пасту с меньшей фракцией зерна проводится обязательная промывка аншлифа в керосине или мыльном растворе с применением щетки (при необходимости используется ультразвуковая ванна). Важным является просушка и протирка аншлифа спиртом.

На заключительной стадии используются алмазные абразивы (2/1 и 1/0), которыми пропитывается ткань без ворса, способствующая фиксированию алмазных зерен. Применение плотных, лишенных ворса тканей, сводит к минимуму развитие рельефа при условии слабого давления. При необходимости количественного анализа образца полировку желательно завершить алмазной пастой 0.25 мкм или абразивом Al₂O₃ (1–0.3 мкм), порошок которого смешивают с водой или специальной жидкостью (лабрикантом) и наносят на ворсистую ткань, наклеенную на стеклянный круг. Т.к. ворсистые ткани создают рельеф, то эта стадия должна быть очень непродолжительной (3–5 сек). На данном этапе работа ведется на больших оборотах для удаления царапин, полученных при полировании на пастах. Процесс полировки занимает приблизительно 15 мин.

Результаты полировки, полученные при работе на пастах с различной размерностью зерен, по возможности нужно контролировать с помощью микроскопа. Это поможет избежать рельефа, дефектов, царапин.

Дефекты препаратов, их следствия и способы устранения рассмотрены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Дефекты препаратов и способы их устранения (по [Кринов, Ефимов, 2008])