Abrasivos y ligantes: las dos caras de la herramienta. Una herramienta abrasiva deberá, ante todo, evaluarse en base a dos elementos básicos: * Abrasivo * Ligante Estos dos aspectos son fundamentales para los resultados que se obtienen con el proceso de corte y rectificación, siendo por consiguiente áreas de prioridad principal para I&D.
Principales tipos de abrasivos.
herramientas abrasivas
Los abrasivos constituyen una gran familia que podemos dividir en 4 grupos principales, según sean sus propiedades químicas. Estas, a su vez, pueden subdividirse en 2 grupos de acuerdo con su dureza: Abrasivos convencionales
Superabrasivos
Óxido de aluminio y Corindón (A)
Nitruro cúbico borón (CBN)
Carburo de Silicio (B)
Diamante (D)
Tipología abrasiva
Material a trabajar
A: Óxido de aluminio
acero, metales pesados no ferrosos
B: Carburo de Silicio
vidrio, carburo cementado, hierro fundido, piedra, cerámica
El diamante no se limita a ser uno de los materiales más duros; revela además uno de los valores más elevados entre los materiales conocidos en lo que concierne a otra propiedad: su conductibilidad térmica. A 800°C el diamante empieza a degenerarse y a perder todas sus propiedades. En presencia de oxígeno se quema completamente sin dejar cenizas. Por contra, su expansión térmica es muy limitada (está por debajo de la del acero niquelado). Otras propiedades de los diamantes: base de inmunidad ácida y fuerte que da como resultado un vidrio opaco. El diamante puede ser: * Natural * Sintético
El vidrio es un material extremadamente duro: ello implica que para su elaboración tengamos que utilizar el material más duro que conocemos: el diamante.
Diamante bruto natural Se extra de la roca o de estratos de arena; los depósitos más importantes de diamantes están ubicados en Zaire, Sudáfrica y en la ex Unión Soviética. El diamante natural, cortado apropiadamente y trabajado, tiene su salida en las joyerías en calidad de piedra preciosa. Los diamantes en bruto con defectos que impiden su venta como joyas, se utilizan en la industria. Deben molerse mecánicamente para convertirse en gránulos abrasivos para las herramientas de diamantes; los microgránulos de cristal obtenidos tras su elaboración, con aristas extremadamente cortantes, presentan formas y dimensiones irregulares. A través de cribas de distintos tamaños, se consiguen los microgránulos abrasivos con las medidas requeridas.
La escala de dureza de los minerales, establecida por el mineralogista alemán Friedrich Mohs y basada en el rayado, da como referencia diez minerales que corresponden a diez valores de dureza: el talco es el más blando, en tanto que el diamante es el más duro.
Diamante sintético Se produjeron por primera vez en 1955 en los EE.UU. por General Electric. El proceso de síntesis necesario para producir diamantes artificialmente, exige niveles de presión y temperatura extremadamente elevados
C: CBN D: Diamante
acero vidrio, piedra, cerámica, carburo cementado
El abrasivo por excelencia en la elaboración del vidrio: el diamante.
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Escala Mohs: 1. Talco 2. Yeso 3. Calcita 4. Fluorita 5. Apatita 6. Feldespato 7. Cuarzo 8. Topacio 9. Corindón 10. Diamante
y tecnologías muy avanzadas, que han evolucionado constantemente en un lapso de tiempo de casi cincuenta años. Los diamantes se generan gracias al precipitado de un flujo de metal líquido que incorpora carbono (grafito) como nutriente. El mesh de los cristales sintéticos puede determinarse en base a un desarrollo controlado: una velocidad lenta de desarrollo favorece la formación de cristales más grandes. Si bien los diamantes sintéticos están concebidos para aplicaciones estrictamente industriales, en la actualidad los mismos permiten producir gemas que presentan las mismas propiedades físicas y ópticas que las que ostentan los diamantes naturales y con su mismo aspecto. Por consiguiente, el diamante sintético entró en juego y está cambiando gradualmente el modo de trabajar de las joyerías. Los principales fabricantes de diamantes sintéticos son De Beers DRL, General Electrics (EE.UU.), Sumitomo (Japón) y los Laboratorios Especializados de la ex Unión Soviética. Los motivos por los que los diamantes sintéticos son, en general, más apropiados para las herramientas abrasivas que los diamantes naturales. Existen motivos de producción y motivos de aplicaciones técnicas. En lo que concierne a la producción, basta decir que queda bajo control y, por lo tanto, se mantiene constante bajo el punto de vista de la calidad. En cuanto a su aplicación, una explicación comprensible requeriría mucho más tiempo y ello tendría que hacerse siguiendo un enfoque técnico/cintifíco. Pero podemos dar una explicación suficientemente clara empleando palabras sencillas. Como ya dijimos antes, los abrasivos obtenidos de diamantes naturales se consiguen mediante el molido mecánico de monocristales, o de partes de ellos (los diamantes naturales se encuentran únicamente bajo forma cristalina). Los gránulos abrasivos obtenidos de tal modo son en realidad fragmentos que no presentan la geometría de los cristales de diamante y sí formas y dimensiones irregulares con filos agudos. Además, tales fragmentos son mucho más duros (o menos friables) que los cristales de los cuales fueron parte componente (en realidad, durante la etapa de molido mecánico, los diamantes se rompen en sus puntos más débiles, esto es, a lo largo de sus líneas de rotura). A causa de su gran dureza, los gránulos abrasivos obtenidos de diamantes naturales sirven solamente para herramientas abrasivas con ligantes metálicos o electrolíticos, mientras que
los diamantes sintéticos pueden obtenerse con las dimensiones deseadas sin necesidad de ser molidos. Los diamantes sintéticos pueden ser monocristalinos (hechos con un sólo cristal como los diamantes naturales y con forma y geometría regulares) y policristalinos (hechos agregando diversos cristales, de manera que presentan una forma irregular con mayor cantidad de aristas vivas). En base a las diferencias entre los diamantes microcistalinos y los distintos tipos de diamantes policristalinos, así como en base a sus respectivas formas y friabilidad, se determinan sus aplicaciones especificas. Por ejemplo, si se desea una pulimentación delicada de una superficie sin virutas, es indispensable que las muelas abrasivas contengan diamantes duros de forma compacta, puesto que en esa clase de diamante las microfracturas se producen lentamente durante las operaciones de rectificado.
Tamaño del grano (muelas abrasivas) El tamaño del grano abrasivo es el tamaño del grano que contienen las muelas. El mismo influye sobre una serie de factores y entre ellos: * la pulimentación de la pieza bajo elaboración * la capacidad de corte de la herramienta dada cierta unidad de tiempo
herramientas abrasivas
NOCIONES BÁSICAS SOBRE HERRAMIENTAS ABRASIVAS
Hay estándares internacionales que determinan cómo debe valorarse el tamaño del grano; generalmente Vincent utiliza los estándares FEPA. FEPA establece dos escalas para la medición del tamaño de granos: * escala mesh * escala de micras La escala mesh se refiere al número de orificios que pueden contarse a lo largo del lado de una criba de una pulgada cuadrada; mientras más grande sea el grano abrasivo, menor será su valor mesh (un grano de 10 mesh se criba a través de una criba de una pulgada cuadrada con 100 orificios, un grano de 30 mesh a través de una criba con 900 orificios, etc). MESH = mesh por pulgada 1" ø μm (micra): un milésimo de milímetro
1"
ø 1" x 1" estructura de mesh ø 1" (una pulgada) = 25,4 mm
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