agentes abrasivos y pulido

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:

• Esmeril :

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

• Arena: 

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.

• Pómez: 

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.

• Cuarzo: 

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).

• Tiza para pulido: 

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 

• Rouge:

• 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 Rouge blanca

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 Rouge verde

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.

• Piedras montadas

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.

• Piedras de diamante

·         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.

• Discos rígidos

·         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.

• Discos flexibles

·         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).

• Gomas de pulir

·         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.

• Fresa de cuarenta Hojas.

·         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

• Acero de carbón

• Carburo tungsteno 

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).