Un abrasivo es una sustancia que
tiene como finalidad actuar sobre otros materiales con diferentes clases de
esfuerzo mecánico —triturado, molienda, corte, pulido—. Es de elevada dureza y
se emplea en todo tipo de procesos industriales y artesanos
Se pueden dividir en dos grandes
grupos:
Naturales y sintéticos
Los sintéticos:
Alúmina:
La
alúmina es el óxido de aluminio, existe en la naturaleza en forma de corindón y
de esmeril, Tiene la particularidad de ser más duro que el aluminio y el punto
de fusión de la alúmina son 2.000 °C (2.273,15 K) frente a los 660 °C (933,15
K) del aluminio. Los cristales de óxido de aluminio presentan un sistema
cristalino hexagonal y de tamaño muy fino (nm)
Proceso de producción
La industria emplea el proceso Bayer para producir alúmina a
partir de la bauxita. La alúmina es vital para la producción de aluminio (se
requieren aproximadamente dos toneladas de alúmina para producir una tonelada
de aluminio).
Artículo principal: Proceso Bayer.
En el proceso
Bayer, la bauxita es lavada, pulverizada y disuelta en sosa cáustica (hidróxido
de sodio) a alta presión y temperatura; el líquido resultante contiene una
solución de aluminato de sodio y residuos de bauxita que contienen hierro,
silicio, y titanio. Estos residuos se van depositando gradualmente en el fondo
del tanque y luego son eliminados. Se los conoce comúnmente como "barro
rojo". La solución de aluminato de sodio clarificada es bombeada dentro de
un enorme tanque llamado precipitador. Se añaden finas partículas de alúmina
con el fin de inducir la precipitación de partículas de alúmina puras (proceso
de siembra), una vez que el líquido se enfría. Las partículas se depositan en
el fondo del tanque, se extraen y luego se someten a 1.100 °C (1.373,15 K) en
un horno o calcinador, a fin de eliminar el agua que contienen, producto de la
cristalización. El resultado es un polvo blanco, alúmina pura. La sosa cáustica
es devuelta al comienzo del proceso y usada nuevamente.
Aplicaciones
La industria
del aluminio primario utiliza la alúmina fundamentalmente como materia prima básica para la producción del
aluminio. Además, la alúmina se utiliza por sus propias cualidades como
material cerámico de altas prestaciones en aplicaciones donde se necesite
emplear un aislante eléctrico, en condiciones de altas temperatura o buenas propiedades
tribologías, como en:
- Aislante térmico y eléctrico
para la parte superior de las cubas electrolíticas.
- Absorción de las emisiones
provenientes de las cubas.
- También es utilizada para el
secado del aire comprimido ya que tiene la propiedad de adsorber y
desorber el agua.
- En el área sanitaria de las prótesis dentales, se
utiliza como base de la estructura de coronas y puentes proporcionando
gran dureza y resistencia, con bajo peso y su color blanco.
- En molinos de bolas empleados
para preparar esmaltes u otros materiales cerámicos como bolas de
molienda.
- En la fabricación de Termita
mezclado al 50% con óxido ferroso.Como aislante eléctrico en la
bujías de los vehículos de gasolina.
- Como abrasivo en muchos
procesos industriales de acabado, púlido, mecanizado por ultrasonidos, ...
Su
regeneración (para el caso de la absorción/desorción) es con aire seco y
caliente y tiene una temperatura de punto de rocío de -40 °C
(233,15 K).
Carburo de silicio:
también llamado carborundo, es un carburo
covalente, se forman entre el carbono y elementos con aproximadamente la misma electronegatividad.
Los ejemplos más importantes de este grupo son el carburo de silicio o
carborundo (SiC) con estructura de diamante,
y una dureza en la escala de Mohs de entre 9 y 9,5 y el carburo de boro
(B4C4).
Estas sustancias suelen ser muy duras debidas a los enlaces covalentes
formados en las tres dimensiones. Se utilizan por ejemplo como materiales
abrasivos o como recubrimientos en piezas que tienen que resistir abrasiones
mecánicas. El carburo de silicio se utiliza también como soporte para catalizadores
debido a su alta resistencia y buena conductividad térmica.
Es un compuesto que se puede denominar aleación sólida, y que se basa en que
sobre la estructura anfitrión (C en forma de diamante) se cambian átomos de
éste por átomos de Silicio, siempre y cuando el hueco que se deje sea similar
al tamaño del átomo que lo va a ocupar.
El Carburo de Silicio es un material semiconductor (~ 2,4V) y refractario
que presenta muchas ventajas para ser utilizado en dispositivos que impliquen
trabajar en condiciones extremas de temperatura, voltaje y frecuencia, el
Carburo de Silicio puede soportar un gradiente de voltaje o de campo eléctrico
hasta ocho veces mayor que el silicio o el arseniuro de galio sin que
sobrevenga la ruptura, este elevado valor de campo eléctrico de ruptura le hace
ser de utilidad en la fabricación de componentes que operan a elevado voltaje y
alta energía como por ejemplo: diodos, transistores, supresores..., e incluso
dispositivos para microondas de alta energía. A esto se suma la ventaja de
poder colocar una elevada densidad de empaquetamiento en los circuitos
integrados.
Gracias a la elevada velocidad de saturación de portadores de carga (2,0x107
cm−1) es posible emplear SiC para dispositivos que trabajen a altas
frecuencias, ya sean Radiofrecuencias o Microondas. Por último una dureza de ~9
en la escala de Mohs le proporciona resistencia mecánica que junto a sus
propiedades eléctricas hacen que dispositivos basados en SiC ofrezcan numerosos
beneficios frente a otros semiconductores.
El carburo de silicio se obtiene de arenas o cuarzo de alta pureza y coke de
petróleo fusionados en horno eléctrico a más de 2000 ºC
Luego pasa por un proceso de: Selección, molienda,
lavado, secado, separación magnética, absorción del polvo, cribado, mezclado y
envasado. Luego con este producto en distintos granos (o grosores de grano) y
distintos aditivos, soportes y aglomerantes, se elaboran las lijas, discos de
corte de metal, pastas para pulir, Etc
Nitruro de
boro cubico:
Es un material artificial extremadamente duro, aunque de una
dureza menor a la del diamante. Al igual que el diamante, el c-BN es un
aislante eléctrico y un excelente conductor del calor. Es ampliamente utilizado
como un abrasivo para herramientas industriales, en especial para el mecanizado
de aceros aleados y materiales de gran dureza.
Los Naturales:
Es una roca muy dura llamada por los antiguos roca pequeña usada para hacer
polvo abrasivo. Está compuesta mayormente del mineral corindón (óxido de
aluminio), mezclado con otras variedades como espinelas, hercinita y magnetita
y también rutilo (titania). El esmeril industrial puede contener una variedad
de otros minerales y compuestos sintéticos como la magnesia, mullita y sílice.
Se usa para hacer piedras de afilar (esmeriladoras) y con ella
pulimentar y dar brillo a metales y piedras preciosas, etc.
se fabrican diversas ruedas y discos para el desbaste y
corte de materiales como piedra y metal. Los elementos básicos que afectan en
la operación de corte y rendimiento de las ruedas de esmeril son: tipo y tamaño
de grano, liga o aglutinante, la dureza y su estructura.
El grano es el elemento que efectúa el trabajo de corte y desbaste. Para
saber elegir un grano es importante considerar su tamaño y su tipo. Existen los
granos naturales y los manufacturados, entre los naturales están los diamantes,
esmeriles, areniscas, coridón y cuarzos. Generalmente contienen porcentajes grandes
de impurezas las cuales podrían hacer difícil la acción de corte y desbaste.
Los granos manufacturados se elaboran por métodos controlables en hornos de
arco eléctrico por lo que la calidad y características de una rueda cumple
ciertos requerimientos del rectificado. Se emplean materiales como óxido de
aluminio, carburo de silicio, zirconio y materiales cerámicos.
Ya que el grano es el elemento primordial del abrasivo es importante
considerar el tamaño que se utilizará. Este, está determinado por el número de
malla por pulgada lineal que tiene el tamiz a través del cual pasa el grano en
cuestión. Grano grueso sirve para materiales suaves, de desbaste rápido, cuando
el acabado no es importante y para abarcar grandes áreas de contacto. Un grano
fino sirve para materiales duros, frágiles y quebradizos como aceros, carburos
cementados y vidrio, para acabados finos, para pequeñas áreas de contacto y
para mantener pequeños perfiles.
Es importante considerar la dureza del material, este
es el límite de resistencia con que el material de liga sujeta los granos en la
forma de una rueda . También es una medida de resistencia del esfuerzo
compuesto del material de liga y granos con las tenisiones del rectificado.
Esta se puede indicar por medio de letras, empezando con A, B, C, D, etc como
las más blandas y terminando con X,Y,Z como las más duras
El componente más común de la arena, en tierra continental y en las
costas no tropicales, es el sílice generalmente en forma de cuarzo. Sin
embargo, la composición varía de acuerdo a los recursos y condiciones locales
de la roca. Gran parte de la fina arena hallada en los arrecifes de coral, por
ejemplo, es caliza molida que ha pasado por la digestión del pez loro. En
algunos lugares hay arena que contiene hierro, feldespato o, incluso, yeso.
Según el tipo de roca de la que procede, la arena puede variar mucho en
apariencia. Por ejemplo, la arena volcánica es de color negro mientras que la
arena de las playas con arrecifes de coral suele ser blanca. La arena se
utiliza para fabricar cristal por sus propiedades tales como extraordinaria dureza,
perfección del cristal o alto punto de fusión.
es una roca
ígnea volcánica vítrea, con baja densidad (flota en el agua) y muy porosa, de
color blanco o gris. Cuando se refiere a la piedra pómez en lo que respecta a
sus posibles aplicaciones industriales, también puede ser conocida como puzolana.
Contiene feldespato potásico, cuarzo y plagioclasa; pasta de grano fino a
vítreo en las que cristales de biotita forman fenocristales. Se usa como un
abrasivo, especialmente en limpiacristales, gomas de borrar, cosméticos
exfoliantes, y la producción de jeans gastados. Se utiliza a menudo en los
salones de belleza durante el proceso de pedicura para quitar el exceso de piel
de la parte inferior del pie, así también como las durezas. Molida, se añade a
algunos dentífricos y para la limpieza de manos (como el jabón lava), como un
leve abrasivo.
es el
mineral más abundante en la corteza terrestre, Se utiliza como abrasivo bajo el
nombre de arena silícea, y se considera el abrasivo más usado por su bajo
precio. Se lo emplea en la fabricación de lijas, discos o bloques, y,
principalmente, en sistemas de abrasión por medio de un chorro de arena a
presión
Las arenas
ricas en cuarzo y las areniscas, son las principales fuentes de arenas silíceas
industriales existentes en todo el mundo.
Triturado y
molido, se lo usa en la elaboración de ferromanganeso, preparación de cajas
para moldes de fundición, en cerámica refractaria, industria del vidrio,
fabricación de lijas, raspa para fósforos, polvos abrasivos, filtros finos,
etc.
Las finas
partículas de cuarzo de las arenas silíceas son usadas como abrasivo para
pulimentar superficies metálicas (arenado). De acuerdo al grado de molienda, a
su utilización, y al contenido de impurezas, se puede clasificar el cuarzo de
dos maneras:
- Cuarzo Metalúrgico: se lo utiliza como silicio, en
la elaboración de ferrosilício y ferrosilício
al manganeso. También como carga en altos hornos. Su contenido de hierro
no es limitativo y es comercial en un tamaño de 41/2 ‘’.
- Cuarzo para vidrio, cuarzo para cerámica, cuarzo para
esmaltes y para derivados químicos: son empleados en la obtención
de silicatos solubles, xerogeles e hidrogeles, como elemento ligante y agente
antideslizante.
- Para arenado: Se requiere arenas con alta abrasividad, deben ser cuarzosas y angulosas
(a mayor angulosidad mayor abrasividad).
es una arcilla blanca (constituida por agregados de silicatos de aluminio
hidratados, procedentes de la descomposición de minerales de aluminio) que es
preparada en barritas, es utilizada para escribir en el pizarrón y puede ser
pulverizada, también utilizada para limpiar los metales.
tiza diamantina
- Pasta Rouge rojo brillante
El medio abrasivo es una pasta superfina de color rojo suave
que está combinada con la cantidad justa de aglomerantes de grasa dura que
hacen que la pasta quede puesta en la rueda de pulir. Se utiliza para acentuar
el color vivo en el oro, la plata, la plata esterlina, el platino y el latón.
Pasta de grado ultraseco fabricada con abrasivos en polvo
ultrafinos y suaves. Produce un acabado transparente, brillante y reflectante
en el cromo, el acero inoxidable, el acero al carbono, el latón y el aluminio.
Pasta súper
seca hecha con óxido de cromo verde en polvo. Se utilizan para los trabajos de
brillado ultra fino en todo tipo de metales. Proporciona un acabado reflectante
y sirve para eliminar pelusa metálica o líneas de empalme sin alterar las
dimensiones esenciales del trabajo.
PIEDRAS Y PUNTAS ABRASIVAS
Son instrumentos de corte rotatorio
compuesto por un vástago sobre el cual se adiciona un material abrasivo.
Constan de un eje metálico (acero)
recubierto por abrasivos (diamante o carbono cristalino) este puede ser:
Largo. Para pieza de mano, corto,
para alta velocidad y corto con ranuras para contraángulo.
·
Son
instrumentos muy similares a las fresas, salvo que en su parte activa están
constituidas por polvo de diamante obtenido de manera natural y sintética.
·
El
tamaño del grano puede ser extrafino, fino, mediano, grueso y súper grueso;
cuando es una piedra de diamante con grano más grueso más que abrasión va a
generar corte .
·
Hay
una espacial que es la piedra Arkanzas que se usaba para composite pero que
actualmente no se ocupa debido a que no deja muy buena estética.
La forma de su parte activa es tan variada como
las fresas, existiendo redondas, troncocónicas, cono invertido, troncocónica finísima
o aguja, balón, etc.
La adherencia del diamante a la
superficie del vástago se hace comúnmente mediante un procedimiento llamado electroplateamiento,
aunque también existen métodos patentados por empresas como la adhesión PBS.
Es importante el uso de piedra de
diamante con refrigeración acuosa porque es muy fácil que en todos los
intersticios se queden restos de detritus (al producir el desgaste), estos
embotan la piedra y pierde así su capacidad de desgaste y por consiguiente
aumenta la producción de calor.
DISCOS Y GOMAS ABRASIVAS
Pueden ser circulares de sección
plana.(los mas usados), cóncavos, convexos o biconvexos.
·
Recubiertos
en un solo lado por el abrasivo como los discos de lija y diamante, o en ambos
lados como los de carburando; mientras que algunos tienen el abrasivo en el
borde.
·
Tienen
un sistema de agarre por un tornillo, el cual es engorroso debido a que hay que
atornillar y destornillar cada vez que se ocupan.
·
Antes
se usaban para hacer los cortes en inlay para las preparaciones para
incrustaciones, también para cortar entre dientes con un protector para no
cortar encía, pero hoy se usan poco por ser muy peligroso, relegando su trabajo
a laboratorio.
·
Son
más modernos
·
A
base de papel, tela impermeabilizada o plástico.
·
Gran
variedad de tamaños del disco y también del abrasivo que va desde uno pequeño
(muy suave al tacto) para producir pulido hasta otro mas grande y aspero para
desgastar.
·
Respecto
a su sistema de agarre hay dos variedades: por tornillo (mas antiguo) o por
encastre a presión (los discos sof-lex que son mas nuevos)
Discos sof-lex
Son discos de papel o plástico
recubiertos con abrasivos de polvo de alúmina, ideales para terminación de
composite y se clasifican o diferencian por el color de su cara sin abrasivo;
mientras más oscuros desgastan más (mas abrasivos).
·
Base de goma sintética Impregnada con
piedra pómez (para pulir) o silicona (para dar brillo).
·
Se
clasifican y diferencian por el color siendo las mas claras menos abrasivas.
·
Sus
formas comúnmente son de rueda, copa o taza, lenteja y llama.
·
Producen
mucho calor por lo que se utilizan intercalado poca presión o bajo
refrigeración. Algunas incluso se usan con pastas abrasivas.
·
Sirven
para pulir metales, amalgamas, resinas.
El carburo de wolframio o carburo de tungsteno es un compuesto
cerámico formado por wolframio ycarbono. Pertenece al grupo de los carburos, con
composición química de W3C hasta W6C. Se utiliza
fundamentalmente, debido a su elevada dureza, en la
fabricación de maquinarias y utensilios para trabajar el acero. De esta
característica también recibe el nombre de widia, como abreviatura del
alemán wie Diamant («como el diamante»).
Debido a su elevada dureza y escasa ductilidad, se elaboran piezas de este
material en forma de
polvo, añadiendo entre un 6 y un 10% de cobalto. Los
granos del carburo de wolframio empleados en el proceso suelen tener diámetros
de aproximadamente 0,5 a 1 micrómetros. El polvo se prensa, y
las piezas obtenidas se calientan bajo presión de 10 000 a 20 000
bar, hasta aproximadamente 1600 °C, algo por debajo del punto
de fusión del carburo. En estas condiciones, la masa se compacta por sinterización,
actuando el cobalto como pegamento entre los granos del carburo.
El acabado final de las piezas sólo se puede realizar con métodos abrasivos.
También es posible trabajarlo con máquinas de electroerosión de hilo o
penetración.
El tipo de material formado de esta manera se conoce como cermets, de las
siglas inglesas ceramic metal.
·
Acción
cortante semejante a piedras abrasivas.
·
Para
trabajos de precisión, es decir, terminaciones y pulido de restauraciones.
·
Realiza
una buena abrasión , desgaste o pulido .
Clasificación de las fresas según la
composición de la parte activa
Son más resistentes. Permiten su uso a velocidad alta y baja. Sirven
para construcción más compleja constituidas por acero, cobalto y carburo de
tungsteno.
- Capas de aleaciones extra-duras
Cabeza recubierta con carburo de
titanio y nitrato de titanio. Sus usos son más específicos como el caso de las
transmetal que logran cortar metal.
Características
del abrasivo.
1.- Forma irregular; bordes cortantes.
2.- Más duro que el trabajo a abrasivas
3.- Resistencia al impacto
4.- Fracturarse antes de desgastarse. (Mantiene n° de bordes cortantes al
fracturarse)
5.- Resistencia a la fricción (Ej: Tiza)
6.- No ser disuelto por la acción química (Carburo de Silicio es soluble en
acero)
Factores
que afectan la acción abrasiva:
- Tamaño de la partícula: De más grande a más pequeño (para no
dejar tan rallado).
- Presión que se ejerce, a más presión más rápida es la
abrasión.
- Velocidad: Las veces que pasa la partícula sobre la
superficie por unidad de tiempo. Acción abrasiva más alto con la turbina
(porque tiene mayor número de revoluciones
Lo que
hay que tener en cuenta es lo siguiente:
Depende de la dureza del material (Si el material es muy blando no sirve para
desgastar uno más duro) y el tamaño de los granos (yo podría usar un solo
material para todos los procesos desde el desgastado de la parte gruesa hasta
llegar al pulido más fino por ejemplo en el caso del diamante yo puedo usar
diamante de grano grueso hasta llegar a una pasta de diamante para el brillo).
