ES2101680T5 - Material abrasivo dotado de recubrimiento. - Google Patents

Abstract

MATERIALES ABRASIVOS REVESTIDOS CON FILAMENTOS ABRASIVOS DE ALUMINA POLICRISTALINA.

Description

Material abrasivo dotado de recubrimiento.

La presente invención está dirigida a un material abrasivo dotado de recubrimiento.

Los abrasivos aluminosos sol gel han demostrado ventajas substanciales con respecto a otros abrasivos de calidad en amplias áreas de aplicación de abrasivos dotados de recubrimiento desde su introducción hace algunos años. Estos abrasivos son fabricados en general por secado y sinterización de un gel de alúmina hidratado que puede contener también diferentes cantidades de aditivos tales como MgO o ZrO_{2}. El material seco es triturado antes o después de sinterización para obtener granos abrasivos policristalinos conformados en forma de bloques irregulares, dentro de un rango o gama de tamaños deseado. Los granos se pueden incorporar más adelante a productos abrasivos tales como discos o cintas dotados de recubrimiento abrasivo.

La Patente U.S.A. 4.314.827 de Leitheiser y otros, da a conocer granos abrasivos fabricados por dicho método en el que los granos sinterizados contienen cristales de Al_{2}O_{3} alfa en conformación de "copos" irregulares que tienen un diámetro comprendido entre 5 y 10 \mum. Los espacios entre las prolongaciones o brazos de los "copos" y entre los propios "copos" adyacentes están ocupados por otras fases tales como una espinela de alúmina y óxido magnésico cristalina fina.

La Patente U.S.A. 4.623.364, concedida en 18 de noviembre de 1986 transferida a Norton Company, da a conocer un método sol gel para la fabricación de granos abrasivos aluminosos, y productos distintos de granos abrasivos tales como recubrimientos, películas delgadas, fibras, varillas u otras piezas de pequeñas dimensiones, que tienen características mejoradas. En dicha patente la conversión de la alúmina hidratada en alúmina alfa es facilitada por la introducción de un material de inseminación o sembrado en el gel o en el precursor del gel antes del secado. Esto se puede conseguir o bien por molturación vibrante en húmedo del gel o del precursor del gel con un medio de alúmina alfa, o bien por adición directa de partículas de sembrado muy finas en forma de polvo o de otra forma. La alúmina alfa obtenida de este modo (a la que se hará referencia frecuentemente como granos SG) tiene una estructura de cristalitos uniforme y muy fina, siendo substancialmente todos los cristalitos de menos de 1 \mum aproximadamente. Se pueden obtener dimensiones ligeramente mayores por tratamiento en horno durante un tiempo más prolongado pero esto, en general, no es deseable. Para la fabricación de los granos abrasivos el gel inseminado es secado, triturado y sometido a tratamiento en horno. Los granos abrasivos producidos de este modo pueden ser utilizados en la fabricación de productos tales como discos abrasivos dotados de recubrimiento y muelas abrasivas. Alternativamente, para fabricar partes conformadas o varillas, el material puede ser conformado o moldeado tal como por extrusión, antes del tratamiento en horno. En el caso de extrusión de varillas, éstas son cortadas más adelante o fracturadas en las longitudes apropiadas.

La Patente DE-B-11 67 725 describe granos abrasivos que contienen alúmina para la producción de discos abrasivos. Los granos tienen forma de pastillas con una forma geométrica regular. Los granos contienen 50 a 95% de alúmina cristalina con un tamaño promedio de los cristales de menos de 5\mum y de 5 a 50% de un aglomerante vítreo. El peso específico de dichas pastillas es como mínimo de 2,75 g/cm^{3}, y la estructura de la pastilla no comprende grietas ni roturas. La estructura de la pastilla consiste en una fase de alúmina discontinua conectada por medio de una fase vítrea continua.

La presente invención da a conocer un material abrasivo mejorado, dotado de recubrimiento tal como queda evidente de la reivindicación independiente 1.

La invención da a conocer un material abrasivo con recubrimiento que comprende:

a. un elemento de soporte, y

b. una capa de un abrasivo de recubrimiento que comprende:

-

1. una capa aglomerante, y

-

2. una capa formada por una serie de partículas abrasivas preconformadas en forma filamentosa, adheridas a dicho elemento de soporte por la mencionada capa aglomerante, siendo cada una de dichas partículas abrasivas tal como se definen en la reivindicación 1.

Las partículas abrasivas tienen una dureza mínima de 16 y de manera preferente 18 GPa. La proporción de aspecto promedio de las partículas es como mínimo de 2:1 y un diámetro preferente es aproximadamente de 0,33 mm.

Preferentemente un mínimo de 80%, más preferentemente 95% de dichas partículas de abrasivo de alúmina conformadas en forma de filamentos aparecen en general en forma de cristales equiaxiales que tienen dimensiones no superiores aproximadamente a 0,5 \mum, preferentemente 0,4 \mum.

Otros aspectos y ventajas de la invención quedarán evidentes de la reivindicaciones dependientes y de la descripción siguiente y de las figuras.

El abrasivo dotado de recubrimiento de la presente invención contiene filamentos abrasivos policristalinos. Proporciona una larga vida útil y requiere aplicación de una potencia más reducida para una proporción determinada de corte por utilización de una forma especial de granos abrasivos de alúmina sol gel.

Los abrasivos con recubrimiento de la invención tienen asimismo un corte más libre y generan menos calor durante el rectificado.

Se ha observado asimismo que los abrasivos con recubrimiento de la presente invención cortan con una proporción más regular y confieren un acabado superficial más coherente a la pieza mecanizada durante una vida útil extraordinariamente larga.

La presente invención da a conocer un material o producto abrasivo con recubrimiento en el que los granos abrasivos comprenden filamentos de alúmina alfa sol gel sinterizados que tienen secciones transversales substancialmente consistentes según su longitud. Los filamentos tienen una proporción de aspecto promedio situada en una gama mínima preferente de 2:1 hasta 9:1 y puede llegar hasta 12:1 o superior. Están formados por la ruta sol gel inseminado.

Los filamentos consisten en cristalitos de alúmina alfa y se encuentran substancialmente libres de impurezas formando un material amorfo o "vítreo" después del tratamiento en horno. Los cristalitos tienen dimensiones por debajo de aproximadamente 1 \mum y más preferentemente por debajo de 0,5 \mum.

Los filamentos abrasivos están fijados a un soporte flexible cerca de un extremo del filamento mediante un recubrimiento aglomerante adhesivo. Los filamentos se extienden en general separándose o alejándose del soporte y están normalmente recubiertos con la capa de apresto para mejor anclaje de los mismos en el soporte. El soporte puede quedar constituido a base de cualquiera de los soportes conocidos utilizados para abrasivos con recubrimiento, tales como, por ejemplo, géneros tejidos o unidos mediante cosido, elementos laminares o papel. Se utiliza una serie de métodos y materiales bien conocidos en acabado de telas o de papel en la industria para preparar el soporte, dependiendo de la aplicación, siendo igualmente aplicables a los soportes abrasivos con recubrimiento utilizados en la presente invención. De manera similar, se puede utilizar cualquiera de las capas aglomerantes normales de tipo bien conocido, utilizadas en la fabricación de abrasivos con recubrimiento.

Si la proporción de aspecto de los filamentos abrasivos de la invención es bastante reducida, por ejemplo, con un promedio de 2:1 a 5:1, la capa de apresto se puede aplicar por técnicas normales de recubrimiento por rodillo. Si los filamentos abrasivos tienen una proporción de aspecto más larga, es preferible dotarlos de recubrimiento por otros medios, tales como recubrimiento por rociado, que no aplasten los filamentos excesivamente. Los materiales utilizados para el recubrimiento de apresto pueden ser también cualquiera de los tipos conocidos utilizados en la industria de los abrasivos con recubrimiento.

Se ha descubierto que los productos abrasivos dotados de recubrimiento según la presente invención tienen vidas substancialmente más largas que los que incorporan los granos triturados de tipo anteriormente conocidos. También tienden a un corte con una proporción menos variable confiriendo un acabado superficial menos variable a la pieza a mecanizar durante, por lo menos, partes de sus vidas útiles que los abrasivos con recubrimiento de tipo anteriormente conocido.

De manera inesperada, se ha descubierto asimismo que la utilización de los abrasivos con recubrimiento según la presente invención es particularmente eficaz en operaciones de rectificado a baja presión.

Una ventaja única de la invención es que no solamente se pueden conseguir productos abrasivos con recubrimiento que tienen varias longitudes de las partículas filamentosas abrasivas, según se desee, sino la distribución de tamaños para una aplicación particular puede ser tan exacta o variada como se desee, algo que no podía ser obtenido hasta el momento con los granos abrasivos triturados por rodillos.

Otra ventaja es que los productos abrasivos con recubrimiento según la presente invención pueden incorporar filamentos abrasivos cortados a una serie de longitudes o proporciones de aspecto para simular una mezcla de filamentos de calidad o tipo CAMI normal. Alternativamente, los abrasivos con recubrimiento pueden tener una mezcla predeterminada de filamentos abrasivos de diámetro de control y diámetro fino superiores.

Otra ventaja en la utilización de partículas abrasivas con una configuración predeterminada en la fabricación de un material abrasivo con recubrimiento es que éste tiende a una operación de fabricación que en general es más eficaz y económica.

Otra ventaja adicional es que los productos que tienen una mayor densidad de grano en la superficie se comportan frecuentemente mejor que los productos que tienen un número más elevado de granos por unidad superficial.

Los productos abrasivos con recubrimiento según la invención pueden ser suministrados en varias formas, por ejemplos, discos abrasivos, que ofrecen un rendimiento mejorado en muchas aplicaciones de rectificado.

Se ha descubierto que los productos abrasivos dotados de recubrimiento según la invención están particularmente bien adaptados para la utilización eficaz de auxiliares de rectificado. Éstos son aplicados usualmente a la superficie de material abrasivo en forma de un recubrimiento. El carácter poco saliente de los granos convencionales limita la cantidad de coadyuvante de rectificado que se puede aplicar dado que los granos abrasivos no deben quedar recubiertos. No obstante, a causa del alto carácter saliente de las partículas abrasivas filamentosas utilizadas en la presente invención, es posible incorporar una cantidad muy superior del coadyuvante de rectificado y esto tiene resultados muy beneficiosos. También es posible aplicar el coadyuvante de rectificado en una forma más reactiva, quizás en forma de un material esponjoso, en vez de una mezcla en un recubrimiento de resina.

Los coadyuvantes de rectificado utilizados pueden incluir cualquiera de los conocidos como eficaces tales como KBF_{4}, K_{2}TiF_{6}, NaCl, azufre y similares.

Los anteriores y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención quedarán evidentes de la lectura de la siguiente descripción y ejemplos, en relación con los dibujos, en los cuales:

la figura 1 es una fotografía de una vista en planta de una parte de un producto abrasivo con recubrimiento según la invención que tiene una capa de filamentos abrasivos;

la figura 2 es una fotografía de una vista en sección transversal de un producto abrasivo con recubrimiento tal como el que se ha mostrado en la figura 1;

la figura 3 es una fotografía de una vista en sección de otro producto abrasivo con recubrimiento según la invención en el que se utilizan filamentos abrasivos con una proporción de aspecto promedio superior al producto mostrado en la figura 2;

la figura 4 es una fotografía de una sección transversal de un producto abrasivo con recubrimiento en el que los filamentos abrasivos tienen una proporción de aspecto promedio ligeramente menor que los de la figura 2;

la figura 5 es una fotografía de una sección transversal de un producto abrasivo con recubrimiento en el que se utilizan granos abrasivos obtenidos por trituración convencional mediante rodillos;

las figuras 6(a), (b), (c), (d), (e), y (f) son fotografías que muestran, respectivamente, granos abrasivos de alúmina sol-gel triturados con rodillos de grano 50; granos abrasivos de alúmina fundidos triturados con rodillos de grano 50 convencionales; y filamentos abrasivos sol-gel de grano 50 al azar (c) y proporción de aspecto promedio creciente (d,e,f) utilizados en la fabricación de productos abrasivos con recubrimiento según la invención;

la figura 7 es un gráfico que muestra el efecto de la proporción de aspecto creciente en el corte total para discos abrasivos dotados de recubrimiento según la invención que tienen filamentos abrasivos; y

la figura 8 es otro gráfico que muestra el efecto de una proporción de aspecto de los filamentos abrasivos sobre discos abrasivos con recubrimiento en el rendimiento del corte.

La figura 9 es una fotografía S.E.M. (ampliada 100 veces) de una superficie de un producto dotado de recubrimiento según la invención que muestra las partículas abrasivas embebidas en un recubrimiento de apresto.

La figura 10 es una fotografía S.E.M. con 100 aumentos de la superficie de un producto con granos sol-gel inseminados y triturados, de tipo convencional, con un recubrimiento de apresto.

La figura 11 es una fotografía S.E.M. de 50 aumentos de las virutas por utilización de un producto dotado de recubrimiento tal como el mostrado en la figura 9 (producto de la invención).

La figura 12 es una fotografía S.E.M. con 50 aumentos de las virutas por utilización del producto con recubrimiento mostrado en la figura 10 (técnicas anteriores).

Haciendo referencia a los dibujos, se ha mostrado en la figura 1 una fotografía de un producto abrasivo con recubrimiento (10) que comprende un elemento de soporte (12) y un recubrimiento de la superficie superior a base de abrasivo (14) aplicado por recubrimiento. El abrasivo (14) aplicado por recubrimiento, tal como se apreciará mejor en la figura 2, comprende una capa aglomerante (16), una capa de filamentos abrasivos (18), y una capa de acabado o apresto (20).

Para las finalidades de la presente solicitud y de la invención que se da a conocer, los términos "filamentos abrasivos" se utilizan para hacer referencia a cuerpos abrasivos cerámicos alargados cada uno de los cuales tiene una sección transversal continuada a lo largo de su longitud y en el que la longitud es por lo menos aproximadamente el doble (como promedio) de la dimensión máxima de la sección transversal. Los filamentos abrasivos de la invención pueden ser curvados o doblados de manera que la longitud es medida a lo largo del cuerpo en vez de hacerlo necesariamente en una línea recta.

Los filamentos abrasivos (18) se obtienen preferentemente en general por extrusión o por hilatura de un gel de alúmina hidratada inseminado formando filamentos continuos, secando los filamentos obtenidos de este modo, cortando o rompiendo dichos filamentos a las longitudes deseadas y luego sometiendo los filamentos a tratamiento en horno a una temperatura no superior a 1500ºC.

Se describen varios métodos sol gel de preparación de geles de alúmina hidratada, por ejemplo, en las Patentes US-A-4.314.827, y US-A-4.623.364. El sol o gel comprende un material inseminado cristalino submicrónico dispersado o un precursor del mismo en una cantidad efectiva para facilitar la conversión de las partículas de alúmina hidratada en alúmina alfa en el sinterizado. Esto es lo que se conoce comúnmente como "proceso de sol gel inseminado". La cantidad de material de inseminado no debe superar aproximadamente 10% en peso de la alúmina hidratada y no existe ventaja alguna normalmente en cantidades que superan 5%. Si la inseminación tiene el grado adecuado de finura, se pueden utilizar cantidades de aproximadamente 0,5% a 10% siendo preferente 1-5%.

En general, si se añade una cantidad mayor de material de sembrado o inseminación, por ejemplo, más alúmina alfa, esto puede interferir con la estabilidad del gel haciendo la extrusión muy difícil. Además, las cantidades grandes de alúmina alfa preexistentes en el extrusionado requerirán temperaturas más elevadas para conseguir la sinterización. No obstante, tal como se ha indicado anteriormente, temperaturas más elevadas conducen a crecimiento de cristales y estos productos son en general inferiores.

Son ejemplos de materiales de inseminación de tipo microcristalino, sólidos, la alúmina beta, óxido férrico alpha, alúmina alfa, alúmina gamma, óxido de cromo y otros corpúsculos finos que proporcionarán un lugar de nucleación para los cristales de alúmina alfa en formación, siendo preferente la alúmina alfa. Las partículas de inseminación se pueden añadir también en forma de un precursor tal como una solución de nitrato férrico. En general, el material de inseminación debe ser isostructural con la alúmina alfa y debe tener dimensiones de retícula cristalina similar (dentro de 15% aproximadamente) encontrándose presente en el gel seco a temperaturas en las que tiene lugar la conversión a alúmina alfa (aproximadamente 1000 a 1100ºC).

Los filamentos abrasivos en verde pueden quedar constituidos a partir del gel por una serie de métodos, tales como extrusión o hilatura. La extrusión es el método más útil para filamentos comprendidos entre 0,25 y 1,5 mm de diámetro que, después de secado y tratamiento en horno, son más o menos equivalentes en diámetro a las aberturas de la rejilla o malla utilizada para separar granos abrasivos de granos 100 a grano 24, respectivamente. La hilatura es el método más útil para filamentos con tratamiento en horno de menos de 100 \mum de diámetro. Se han fabricado de acuerdo con la invención filamentos finos con tratamiento en horno del orden de 0,1 \mum (0,0001 mm) por hilatura. Los filamentos en verde se retraen aproximadamente 50% en diámetro de su diámetro extrusionado en el tratamiento en horno.

Los geles más apropiados para extrusión deben tener un contenido de materiales sólidos comprendido entre 30% y 65% y preferentemente entre 45% y 64%. El contenido óptimo de sólidos varía directamente con el diámetro de los filamentos que son extrusionados, siendo preferente un contenido de sólidos de 60% para filamentos con un diámetro después de tratamiento en horno equivalente más o menos a la abertura de la rejilla para un grano abrasivo triturado de valor de grano 50 (aproximadamente 0,28 mm).

La hilatura de acuerdo con la invención puede ser llevada a cabo colocando una cantidad del gel sobre un disco que es obligado a girar proyectando filamentos en verde que se secan de manera casi inmediata en el aire. De manera alternativa, el gel puede ser colocado en una cubeta centrifugadora que tiene orificios o ranuras taladrados en su periferia y la cubeta es obligada a girar, por ejemplo, a 5.000 rpm para formar los filamentos. También se pueden utilizar otros métodos conocidos de hilatura para formar los filamentos en verde. Para la hilatura, el contenido de sólidos más útil se encuentra aproximadamente entre 20% y 45%, siendo preferente aproximadamente de 35% a 40%.

Si los filamentos son formados por hilatura, es deseable añadir aproximadamente de 1% a 5% de coadyuvante de hilatura, tal como óxido de polietileno, al sol del cual se ha formado el gel para impartir las propiedades viscoelásticas deseables al gel para la formación del filamento. La cantidad óptima de coadyuvante de hilatura varía inversamente con el contenido de sólidos del gel. El coadyuvante de hilatura es eliminado de los filamentos por quemado durante la calcinación o tratamiento término en horno. Dado que se requiere añadir muy poca cantidad (generalmente ninguna en absoluto para extrusión), no afecta substancialmente las características de los filamentos después de su quemado.

Se pueden impartir diferentes formas deseables a los filamentos de gel extrusionado al extrusionar el gel mediante toberas que tienen la forma deseada para la sección transversal del filamento, por ejemplo, pueden ser de forma cuadrada, en forma de estrella, oval, triangular, o incluso tubos huecos. Si los filamentos del gel son relativamente grandes en su sección transversal o han sido preparados a partir de un gel que contiene una gran cantidad de agua, puede ser necesario o preferible secarlos a una temperatura por debajo de 100ºC durante 24-72 horas antes de someterlos a ningún calentamiento por encima de 100ºC. Si los filamentos de gel tienen una sección transversal relativamente delgada o un núcleo realizado a partir de geles con elevado contenido de sólidos, puede no ser necesario su secado.

Los filamentos formados de manera continua inicialmente son preferentemente fracturados o cortados en longitudes de la dimensión máxima deseada para la aplicación de rectificado perseguida. En general, cualquier operación de conformación o de partición necesaria para convertir los filamentos continuos en cuerpos discretos o separados o para cambiar su forma, se consigue mejor en la fase de gel, o en la fase de secado porque puede ser conseguida con mucho menos esfuerzo y gasto en estos puntos que al intentar operar en cuerpos mucho más duros y resistentes formados después del tratamiento final en horno de acuerdo con esta invención. De este modo, al salir los filamentos continuos de la matriz del extrusionador, se pueden reducir a la longitud deseada del filamento por cualquier medio adecuado conocido en esta técnica, por ejemplo, mediante un cortador rotativo de alambre montado de forma adyacente a la cara frontal de la matriz. De manera alternativa, los filamentos secos pueden ser fracturados o ligeramente triturados y a continuación clasificados a las gamas de longitud deseadas.

Después de que los filamentos de gel han sido conformados de la forma deseada y cortados o triturados, y secados en caso necesario, son convertidos en su forma final de filamentos por tratamiento térmico en horno controlado. El tratamiento térmico en horno o quemado debe ser suficiente para convertir substancialmente todo el contenido de alúmina de los filamentos de gel en alúmina alfa cristalina, pero no debe ser excesivo en cuanto a la temperatura ni el tiempo, porque un tratamiento térmico excesivo favorece un crecimiento no deseable de granos o de cristalitos. En general, el tratamiento térmico tiene lugar a una temperatura comprendida entre 1200ºC y 1350ºC durante un tiempo comprendido entre una hora y 5 minutos, respectivamente. Para filamentos más groseros el tratamiento térmico está precedido preferentemente por secado aproximadamente a 400 - 600ºC desde un tiempo aproximado desde varias horas hasta unos 10 minutos, respectivamente, para eliminar los volátiles restantes y el agua asociada que podrían provocar la rotura de los filamentos durante el tratamiento térmico. Particularmente para filamentos formados a partir de geles inseminados, el tratamiento térmico excesivo provoca que rápidamente los granos más grandes absorban la mayor parte o la totalidad de granos más pequeños alrededor de aquéllos, disminuyendo así la uniformidad del producto a escala microestructural.

Los filamentos abrasivos de la presente invención deben tener una proporción de aspecto, es decir, la proporción entre la longitud según la dimensión principal o de mayor longitud y la mayor extensión del filamento según cualquier dimensión perpendicular a la dimensión principal con un valor mínimo 2:1, como promedio. En el caso en que la sección transversal sea distinta de la redonda, por ejemplo, poligonal, se utiliza la medida más larga perpendicular a la dirección longitudinal para determinar la relación de aspecto. Se debe apreciar, no obstante, que la proporción de aspecto de un lote particular de filamentos abrasivos puede variar dependiendo algo del modo particular de partición de los filamentos. De este modo, un lote particular puede tener algunos filamentos con proporciones de aspecto menores de 2:1 y algunos con valores superiores a 2:1; sin embargo, como promedio estos filamentos abrasivos deseados para su utilización en productos abrasivos dotados de recubrimiento según la invención deben tener una proporción de aspecto mínima de 2:1.

Preferentemente, la proporción de aspecto, como promedio, está comprendida entre 2 y 8, si bien son también útiles filamentos más largos en muchas aplicaciones. En general, se observa que son más adecuados productos abrasivos dotados de recubrimiento con filamentos abrasivos con una proporción de aspecto menor, para aplicaciones de rectificado a elevada presión y los que tienen filamentos con una proporción de aspecto más elevada se demostrarán más adecuados en aplicaciones a baja presión. Los filamentos más útiles en la práctica de la invención tienen una dureza mínima de 16 Gpa y preferentemente como mínimo 18 GPa para la mayor parte de aplicaciones (dispositivo de indentación Vickers, carga 500 gm), y son preferentemente como mínimo de 90% y usualmente de manera más preferible un mínimo de 95% de la densidad teórica. La alúmina alfa densa y pura tiene una dureza aproximada de 20-21 GPa. Los filamentos abrasivos utilizados en la práctica de la invención tienen una torsión en su dimensión longitudinal, o tienen cierta curvatura o doblado.

Se ha observado que los filamentos abrasivos de la presente invención producen productos abrasivos dotados de recubrimiento muy superiores al mismo tipo de productos abrasivos que contienen granos abrasivos triturados normales, incluso del mismo material y microestructura y de diámetro equivalente.

La fabricación de productos abrasivos dotados de recubrimiento (10) según la invención se puede conseguir, en su mayor parte, por técnicas convencionales para los técnicos en la materia. El elemento de soporte (12) puede ser de cualquier material convencionalmente utilizado en la actualidad en la fabricación de abrasivos con recubrimiento. Esto comprende papel, productos laminares, telas tejidas y unidas por cosido, tales como rayón, dril de algodón, nylon y poliésteres, fibras vulcanizadas, película de poliéster dimensionalmente estable y similares, tratados superficialmente con diferentes materiales dependiendo algo del uso final pretendido para el producto abrasivo con recubrimiento. Los materiales de acabado y de carga para el elemento de soporte, en caso de ser utilizados, pueden ser almidón, cola, aplicados como carga o del modo deseado, o un material de resina tal como fenol-aldehído.

La capa de unión o capa aglomerante (16) puede quedar constituida por un material resinoso tal como, por ejemplo, fenol-aldehído, resina epoxi, y similares. Esta capa puede tener sobre la misma un recubrimiento (16) de arena de acabado, en caso deseado. En el caso de que el recubrimiento de arena de acabado queda realizado a base de un material resinoso endurecido en caliente, la capa adhesiva aglomerante puede quedar realizada a base de cualquier material resinoso o cola, según se desee.

Un ejemplo de un adhesivo aglomerante convencional comprende una solución que contiene 48% de sólidos de resina fenol-formaldehído y 52% de carga de carbonato cálcico. Después de la aplicación de la capa aglomerante como recubrimiento sobre el elemento de soporte, la resina de la capa aglomerante puede ser convencionalmente precurada, por ejemplo, durante 30 minutos a 107ºC, dependiendo de la formulación. Los filamentos abrasivos son aplicados a continuación de acuerdo con técnicas electrostáticas usuales, siendo preferible la propulsión hacia arriba o proyección. Ésta puede ser seguida a continuación por aplicación de la capa de acabado o de adhesivo, un ejemplo de la cual es una solución convencional que contiene 48% de resina de fenol-formaldehído y 52% de carga de carbonato cálcico. El abrasivo con recubrimiento recibe un curado final, típicamente a unos 107ºC durante 10 horas, para el curado de la resina en las capas de aglomerante y de acabado hasta la dureza deseada.

Las resinas curables por radiación, de tipo convencional, (haz de rayos E o UV) utilizadas en la fabricación de abrasivos dotados de recubrimiento pueden ser utilizadas asimismo en cualquiera o todas las capas de acabado de tejidos o de adhesivo, en caso deseado.

El recubrimiento de las capas de adhesivo sobre el elemento de soporte, en general, es conseguido de acuerdo con técnicas de recubrimiento convencionales, por ejemplo, recubrimiento mediante rodillo. No obstante, cuando se utilizan filamentos abrasivos relativamente largos, la capa de acabado se puede aplicar de manera más deseable por recubrimiento por rociado u otras técnicas distintas de recubrimiento por rodillo para evitar roturas indebidas o aplastamiento de los filamentos abrasivos.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 5 de los dibujos, se ha mostrado a título de comparación un material abrasivo con recubrimiento (22) de acuerdo con las técnicas anteriormente conocidas, que comprende granos abrasivos (24) obtenidos por técnicas convencionales de trituración con rodillos. Se pueden apreciar fácilmente las diferencias de construcción ofrecidas por el material abrasivo con recubrimiento de esta invención tal como se muestra en las figuras 1 - 4. Las diferencias de configuración de los filamentos abrasivos utilizados en la fabricación de material abrasivo con recubrimiento según la invención se pueden apreciar más fácilmente haciendo referencia a la figura 6. En esta figura, los granos (26) de forma tridimensional irregular obtenidos por trituración por rodillos de forma convencional de abrasivo de alúmina sol-gel se muestran en la figura 6(a). Estos granos de forma irregular tienen formas similares a los granos de alúmina fundida (28) mostrados en la figura 6(b), obtenidos por técnicas de trituración convencional mediante rodillos. En las figuras 6(d-f) se han mostrado varios lotes de filamentos abrasivos utilizados en la fabricación del material abrasivo con recubrimiento según la invención. La figura 6C muestra un lote de filamentos abrasivos (18) con proporciones de aspecto al azar, en los cuales no se ha hecho esfuerzo alguno para seleccionar los filamentos por tamaños. Estos filamentos abrasivos tienen una proporción de aspecto promedio de 4,1:1. Los filamentos abrasivos (18) de las figuras 6(d), (e), y (f) tienen proporciones de aspecto promedio de 3,6:1; 5,1:1; y 8,5:1; respectivamente. Tal como se puede apreciar fácilmente de los dibujos, los filamentos abrasivos (18) sol-gel tienen una sección transversal substancialmente redonda de forma continuada según sus longitudes. Por otra parte, los granos (26) sol-gel triturados por rodillos, igual que los granos de alúmina fundida (28) triturados por rodillos, son irregulares en su forma. Algunos son relativamente largos y otros tienen forma de bloques. No se considera que ninguno tenga una forma en sección transversal consistente o continuada.

Las figura 9 y 10 muestran claramente la diferencia de aspecto físico de la superficie del producto de la invención y de los conocidos con anterioridad.

Las figuras 11 y 12 muestran las virutas producidas por la estructuras mostradas en las figuras 9 y 10. Se debe observar que el producto de la invención produce una viruta limpia y continua, evidenciando un corte excelente. No obstante, la figura 12 muestra virutas fragmentadas mezcladas con pequeños glóbulos de metal fundido, indicando un rendimiento relativamente reducido o pobre de rectificado.

Se ha descubierto que los abrasivos con recubrimiento de la presente invención presentan claras ventajas sobre los productos anteriormente conocidos que tienen formas menos regulares y que presentan una serie de configuraciones a la pieza a mecanizar. Muchas de estas ventajas proceden directamente de la forma del grano.

En pruebas de rectificado realizadas bajo una serie de presiones aplicadas con formas de productos de cinta y discos, el grado de mejora de rendimiento estaba íntimamente correlacionado con valores de la proporción de aspecto. El corte total aumentaba con la proporción de aspecto hasta un cierto valor que dependía del tipo de producto, presión de contacto y otras condiciones de prueba. Por ejemplo, en una prueba de rectificado del tipo llamado "plunge" mediante cinta a una presión de 5,52 bar (80 psi), el incremento de la proporción de aspecto a un valor superior a 3 no provocó mejoras en el rendimiento. El rendimiento no continuó creciendo con los elevados valores de la proporción de aspecto de manera ilimitada porque la longitud mayor produjo un momento de fuerza mayor en la base del grano y los esfuerzos internos resultantes fraccionaban con rapidez los granos. En productos de disco de fibra con una presión aplicada menor de 0,34 bar aproximadamente (aproximadamente 5 psi), el rendimiento no descendió hasta alcanzar una proporción de aspecto mucho más elevada.

Se observó que una proporción de aspecto superior influía el mecanismo de rendimiento del rectificado de cuatro maneras proporcionando:

\bullet

Una distribución más amplia de los bordes de corte

\bullet

Menores puntos de contacto por unidad de área

\bullet

Separación incrementada de las virutas

\bullet

Aglomeración o agregación de los granos.

Con relaciones de aspecto mayores, los bordes de corte se distribuyen a una altura o espesor mayores por encima del soporte permitiendo que el producto con recubrimiento realice el rectificado con varios grupos de bordes de corte a diferentes niveles. El primer grupo de granos con las proporciones de aspecto más elevadas se rompió eventualmente debido a esfuerzos internos de las fibras y un nuevo grupo de granos sin desgastar más cortos, queda expuesto y empieza a cortar. Si los esfuerzos locales en el borde superan los esfuerzos de las fibras, entonces los bordes forman virutas creando nuevos bordes y un efecto de reafilado. Inicialmente, los granos con elevadas proporciones de aspecto funcionan básicamente produciendo la exposición de nuevos granos; más adelante, al disminuir los brazos de fuerza, el reafilado de los bordes se hace más prevalente.

Varios experimentos y pruebas apoyan esta interpretación del mecanismo. Durante las pruebas, la pérdida de peso del producto por intervalo aumentó con el incremento de aspecto de 2:1 a 3:1. En pruebas de disco a baja presión y pruebas de cinta a alta presión utilizando ciclos interrumpidos para permitir observaciones de desgaste y rotura de los granos, las modalidades de fractura descritas anteriormente tuvieron lugar durante el rectificado. Los exámenes visuales así como los estudios de perfilometría de la superficie indicaron también que los picos o máximos de los granos en productos de acuerdo con la invención quedan distribuidos en una gama mayor de alturas que en los productos convencionales de granos triturados SG y que la gama o rango aumenta con la relación de aspecto. Además, el acabado superficial (Ra o promedio aritmético) y la banda de trabajo aumentaron con la proporción de aspecto. La banda de trabajo queda determinada hallando el promedio de los puntos más altos y de los puntos más bajos a base de diez intervalos distintos y tomando la diferencia. Las bandas de trabajo proporcionan una mejor indicación de la cantidad de material disponible por encima del nivel de acabado adhesivo para llevar a cabo el trabajo.

Para idénticos pesos de granos, un producto con recubrimiento según la invención tiene un recubrimiento más "abierto", o es decir, un menor número de granos por unidad de área sobre el soporte puesto que los puntos están distribuidos sobre una altura mayor y cada uno de los granos es más pesado. Un menor número potencial de puntos de contacto por área unitaria tiene como resultado una fuerza mayor por grano. Si el grano puede soportar la carga más elevada, entonces se realizará un corte más profundo y, por lo tanto, más frío y más eficaz. Si bien cada borde de grano elimina una cantidad de material superior que una punta de grano piramidal, triturada, el producto de grano triturado corta con un número mayor de puntos de grano y, por lo tanto, las proporciones de corte iniciales son aproximadamente iguales o incluso los granos triturados pueden tener una proporción de corte inicial ligeramente más elevada. No obstante, los granos utilizados en los productos de la invención mantienen una elevada proporción de corte y tienen una duración más prolongada. Las observaciones de las virutas, partículas más anchas y gruesas que se generan soportan este mecanismo (ver figuras 11 y 12, por ejemplo). Las mediciones de acabado o perfil muestran asimismo que la densidad de picos (picos/2,54 cm (picos/pulgada)) disminuye con el incremento de la relación de aspecto.

Un tercer mecanismo que tiene lugar es el incremento del desprendimiento de virutas que se consigue por los productos más bastos y más abiertos de la invención. En pruebas de discos de fibra con áreas de contacto grandes, las virutas generadas por los productos de la invención aumentan de longitud con incremento de proporción de aspecto debido al mayor desprendimiento de la viruta. Durante las pruebas, los discos de fibra no mostraron signos de carga hasta el final de la prueba, indicando que la acumulación de metal interfiere con el proceso de corte y reduce la vida útil.

Al incrementar la proporción de aspecto de los granos, éstos descansan entre sí y se apoyan en una acción similar a un árido. El grupo de granos se soportan entre sí durante el corte y mientras tiene una masa grande, el acabado generado en la pieza a mecanizar queda determinado por las dimensiones de los bordes de corte en los granos individuales.

La proporción superior de aspecto sola no puede explicar por completo el rendimiento más elevado del grano filamentoso. En el caso de una media de proporción de aspecto reducida de 1,9:1, los granos tenían un rendimiento todavía mejor que los granos convencionales triturados S.G. con una proporción de aspecto solamente ligeramente menor de 1,5:1. Se aprecia por lo tanto que la forma regular, cilíndrica del grano es también importante en el control del rendimiento del rectificado.

La forma cilíndrica afecta el rendimiento de rectificado de cuatro maneras:

\bullet

Aumentan los granos con ángulo de ataque cero o casi cero

\bullet

Se consigue una distribución más uniforme de esfuerzos en el grano

\bullet

Se tienen bordes de corte continuos más largos

\bullet

Las virutas son controladas y dirigidas en alejamiento de la zona de corte

Con una orientación apropiada, el grano utilizado en la invención proporciona un ángulo de ataque de valor cero o próximo a cero con respecto a la pieza a mecanizar y a la cara de corte del grano. El ángulo de ataque seguirá siendo cero independientemente de la orientación de rotación alrededor del eje del grano si el grano tiene una forma simétrica radialmente. El ángulo de ataque cero permite que el grano pueda cortar una viruta en forma de cinta o tira que reduce el calor, rozamiento y desgaste. El grano actúa más como una herramienta de corte en miniatura que un grano abrasivo triturado convencional. El ángulo de ataque negativo del grano triturado con forma piramidal típica provoca que la punta o borde del grano se hunda en el metal; por lo que se produce más bien fusión, rotura y aplastamiento en vez de corte. Las temperaturas y presiones generadas durante el proceso de rectificado son extremadamente elevadas de acuerdo con las informaciones de que se dispone en la literatura técnica y por observaciones de cambios metalúrgicos en el material de la pieza a mecanizar. Cualquier mecanismo que retire las virutas de la zona de corte reducirá el desgaste del borde de corte y aumentará la duración y vida útil. Las diferencias entre los procesos de corte y penetración en el material ("labrado") se muestra en las fotografías SEM de las figuras 11 y 12. Éstas sirven de comprobación de que los granos utilizados en los productos de la invención extraen material con una acción de corte en vez de hacerlo en una acción introducción o "labrado".

Con la orientación apropiada, la forma cilíndrica de los granos filamentosos ayuda a dirigir las virutas en alejamiento de la zona de corte. La figura 11 muestra que las partículas de las virutas tienen un canal cóncavo en la superficie objeto de corte. La superficie cilíndrica convexa del grano se encaja con la viruta restringiendo el movimiento de la viruta alejándolo del borde de corte y de la pieza a mecanizar.

La forma cilíndrica regular produce asimismo una distribución más uniforme de esfuerzos en comparación con los grados SG triturados, irregulares y con muchas aristas. Dado que se efectúa la introducción de una superficie cilíndrica convexa en la pieza a mecanizar, se desarrollarán esfuerzos de compresión en algunas regiones de la cara del grano. Los granos triturados convencionales SG tienen frecuentemente superficies cóncavas y forma de copos cóncavos debido a su tendencia a la fractura de forma concoide. Cuando se introducen formas cóncavas en la pieza a mecanizar, se tienden a producir esfuerzos de tracción en algunas regiones del grano triturado. Las cerámicas pueden soportar cargas mucho más elevadas en compresión que en tracción. Como resultado, los granos pueden resistir cargas más elevadas antes de su rotura y por lo tanto pueden permitir un corte más profundo que aumenta la vida útil. Asimismo los granos triturados tienen muchos fallos y ranuras o irregularidades en sus superficies que aumentan o concentran los esfuerzos aplicados. Con las técnicas de trituración convencionales es imposible eliminar las superficies cóncavas y las ranuras de concentración de esfuerzos. Si bien los bordes más agudos del grano triturado producen una proporción de corte inicial más elevada en pruebas de cintas, los granos triturados tienen una tendencia superior a romperse bajo la acción de las fuerzas de rectificado debido a los mayores niveles de concentración de esfuerzos.

Los granos cilíndricos utilizados en los productos de la invención tienen bordes de corte continuos y largos, que en comparación con los bordes más cortos y ásperos de los granos triturados convencionales producen virutas en forma de cintas más anchas y distribuyen el desgaste en un borde de trabajo más largo. El borde de corte más largo deberá requerir un tiempo mayor en desgastarse y, por lo tanto, será mas duradero. Las observaciones realizadas durante pruebas de rectificado interrumpidos indican que las mesetas de desgaste de la superficie superior de los granos se desarrollan a una velocidad más reducida en comparación con los granos triturados SG.

Descripción de realizaciones específicas

Los siguientes ejemplos son ilustrativos en ciertas realizaciones específicas de la presente invención; no obstante, estos ejemplos están destinados solamente a objetivos de mejor ilustración de la invención que se describe y no se tienen que considerar como limitativos de la presente invención.

Ejemplo 1 Evaluación del comportamiento de filamentos abrasivos contra granos de alúmina sol-gel triturados mediante rodillos

En este ejemplo, discos abrasivos dotados de recubrimiento comprendiendo filamentos abrasivos de óxido de aluminio gel inseminado ("S.G.") con un diámetro promedio de (0,33 mm (0,013'')) aproximadamente igual a grano 50 calidad CAMI (0,35 mm (0,01369'')) fueron evaluados con respecto a granos abrasivos de óxido de aluminio de gel inseminado obtenidos por trituración por rodillos del gel seco tal como se hace convencionalmente. En cada caso las dimensiones de los cristalitos se encuentran bastante por debajo de 1 \mum (se miden todos los tamaños de cristalitos en este caso por el método de "intercepción"). Los filamentos abrasivos fueron dotados de diferentes longitudes con proporciones de aspecto variables desde 2:1 a aproximadamente 12:1, de manera algo similar a la distribución de longitudes variables de granos abrasivos que se obtiene por trituración por rodillos y clasificación. No obstante, se debe observar que los filamentos abrasivos no se prestan realmente a dicha clasificación. En el caso de filamentos abrasivos, contrariamente a granos triturados por rodillos de tipo convencional, dos de las dimensiones de todos los filamentos son iguales. El material de gel triturado mediante rodillos tenía una distribución de dimensiones de grano de + 8,2 + 3,1.

Se fabricaron discos de abrasivo dotados de recubrimiento (17,78 cm (7'') dia., 2,22 cm (7/8'') con abertura central, utilizando procedimientos de fabricación de abrasivos dotados de recubrimiento convencionales, soportes de fibra vulcanizada convencionales de 0,76 mm (0,030'') y capas convencionales de resina fenólica resol con carga de carbonato cálcico aglomerante (48% resina, 52% carga) y de acabado (48% resina, 52% carga). La carga utilizada en la capa de acabado, no obstante, era Cryolite, en vez de carbonato cálcico. La resina de la capa aglomerante después de la aplicación de los filamentos abrasivos, fue precurada durante 5 horas a 107ºC (225ºF) seguido de un curado final, subsiguiente aplicación de una capa de acabado durante 10 horas a 107ºC (225ºF) seguido de un curado final después de la aplicación de la capa de acabado durante 10 horas a 107ºC (225ºF). El recubrimiento fue realizado utilizando técnicas de recubrimiento por rodillo convencionales en una operación de pasada con curado en una estufa de aire forzado. Los pesos de recubrimiento de resina (en húmedo) eran los siguientes: capa aglomerante, 15#/Rm; y capa de acabado, 23#/Rm. Una resma ("Rm") es equivalente a 30,66 m^{2} (330 pies cuadrados) de área de recubrimiento. Los granos de abrasivo triturados por rodillos y las partículas de abrasivo en forma de filamentos fueron aplicadas como recubrimiento según técnicas usuales utilizando proyección electrostática hacia arriba. Los pesos de recubrimiento para los diferentes discos sometidos a prueba se indican a continuación en la Tabla 1:

TABLA 1 Características de los discos de fibra para evaluación mediante pruebas de abrasivos conformados en filamentos con respecto a granos triturados por rodillos

1

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1. \+ \begin{minipage}[t]{130mm} El tiempo de ciclo de
recubrimiento electrostático de granos normales,  es decir, para
granos triturados por rodillos, es de 5 segundos. No obstante, 
después de dicho tiempo de recubrimiento (disco Nº 2) el
recubrimiento adquirió  un aspecto muy abierto por lo que se realizó
y se sometió a comprobación una  segunda muestra (disco Nº 3)
recubierta a 20
segundos.\end{minipage} \cr}

El grano abrasivo triturado por rodillos (producto de control, disco Nº 1) tenía la siguiente composición estándar:

2

Otras características: densidad 3,89 (Pyc agua), 3,88 (Pyc helio); dureza 20,7 (GPa); y dimensiones promedio de los cristalitos 0,17 \mum.

Los filamentos abrasivos tenían la misma composición normal con una proporción de aspecto aproximadamente de 2 a 12 (proporción de aspecto promedio 6-7). Tal como se ha indicado por los datos anteriores, el incremento en tiempo de proyección resultó en un incremento significativo en el peso de los granos aplicados como recubrimiento.

Los discos sometidos a curado, después de haber sido cortados a las dimensiones apropiadas, fueron sometidos a flexión convencionalmente en primer lugar de 0º-90º para agrietar de forma controlable la unión de resina dura (capas aglomerante y de acabado), utilizando un dispositivo de flexión en forma de rodillo de goma y a continuación fueron corregidos por curvado de acuerdo con técnicas convencionales, después de lo cual fueron utilizados en pruebas llevadas a cabo convencionalmente en la evaluación de discos de fibra para desgaste producido por una presión baja (112 DsIII) y alta (112 Dsh, 112 Dss). En general, estas pruebas comportan el montaje en el disco de abrasivo sobre una esterilla de soporte de goma con dureza media que, a su vez, está montada en un husillo accionado por un motor dispuesto horizontalmente, montado sobre un carro libre para desplazarse en dirección horizontal sobre cojinetes sin fricción hacia adentro hacia un soporte de muestras impulsado hidráulicamente y en separación del mismo. El soporte para muestras está adaptado para aceptar una placa angular de 2,54 cm (1'') x 2,54 cm (1'') x 24,76 cm
(9-3/4'')-0,32 cm(1/8'') o una placa plana larga 7,62 cm (3'') x 0,48 cm (3/16'') x 38,1 cm (15'') y se desplaza horizontalmente en una dirección que se encuentra a 90º con respecto al husillo, alternativamente hacia adelante y hacia atrás a una velocidad predeterminada en una distancia asimismo predeterminada. El aparato de comprobación está montado sobre una mesa de soporte de acero que proporciona estabilidad durante la operación. La fuerza de rectificado o pulido se aplica suspendiendo un contrapeso sobre un sistema de poleas fijado al carro móvil sobre el que está montado el husillo (disco). El disco está dispuesto en un ángulo de 10º con respecto a una paralela al soporte de la muestra.

La prueba 112 Dsh - es una prueba de desgaste a elevada presión grano 50 con una fuerza de (4,54 kg (10 lbs), (grano 36 con una fuerza de 5,44 kg (12 lbs)) en las que el disco de fibra es aplicado para el rectificado de un borde con un grosor de 0,32 cm (1/8'') de un ángulo de construcción de acero carbono 1018 de 2,54 cm (1'') x 2,54 cm (1'') x 24,76 cm (9-3/4 pulgadas) (0,32 cm (1/8'')). La pieza a trabajar en forma de ángulo es pesada en primer lugar y a continuación es montada en el soporte para la muestra que se desplaza de forma alternativa hacia adelante y hacia atrás en una distancia de 24,76 cm (9-3/4 pulgadas), con un ritmo de 8-1/2 golpes/min. y una velocidad lineal de 2,13 m/min (7 pies/min). El disco abrasivo es accionado a 3450 rpm. El ciclo de rectificado es de dos minutos después de lo cual la muestra de ángulo es retirada y se registra la pérdida de peso. A continuación este ciclo se repite con muestras con nuevos ángulos insertadas del modo requerido hasta alcanzar una tasa mínima de rectificado de 10 gramos/min. De este modo se termina la prueba. Los datos son registrados en gramos (gms.) de material retirado durante un intervalo de dos minutos, número de intervalos hasta el fin de la prueba, y corte total eliminado (gms.) por el disco objeto de evaluación. Los resultados de la prueba se indican habitualmente en forma de porcentaje de un disco de control.

Prueba 112 Dss - Esta prueba es idéntica a la Prueba 112 Dsh excepto que la muestra es un ángulo de acero inoxidable de calidad 304, substituyendo al ángulo de acero carbono, y siendo el intervalo de rectificado de un minuto, y el final de la prueba tiene lugar a los 10 intervalos. La fuerza de rectificado es además de 3,18 kg (7 lbs) para discos de grano 50 y de 4,54 kg (10 lbs) para discos de grano 36.

Prueba 112 DsIII - Esta prueba es similar a la Prueba 112 Dsh excepto que es una prueba de baja presión, 10 libras de fuerza siendo la muestra de 7,62 cm (3'') x 0,48 cm (3/16'') x 38,1 cm (15'') en forma de placa de acero al carbono estirado en frío y se adapta en el montaje de manera que el disco de fibra efectúa el rectificado de la cara de 7,62 cm (3'') de la placa. El intervalo de rectificado es de un minuto y la prueba termina cuando la proporción o tasa de corte es menor de 3 gms/min.

TABLA 2 Evaluación de rendimiento de abrasivo en forma de fibras contra granos triturados mediante rodillos

3

La prueba de baja presión fue llevada a cabo en dos bloques distintos de acero (Lote B y Lote C) recibidos en diferentes momentos. Tal como se indica, tienen diferentes características de rectificado tal como es evidente por el corte total indicado en la Tabla 2.

Los resultados relativos de las pruebas de rectificado anteriormente indicadas con respecto al disco de control, es decir, al disco Nº 1, se indican en la siguiente Tabla 3.

TABLA 3 Resultados relativos de rendimiento de corte de abrasivo en forma de filamentos con respecto a granos triturados por rodillos

4

Es claramente evidente de los resultados anteriores que en acero al carbono 1018, los discos con soporte de fibra con filamentos abrasivos tienen un rendimiento de rectificado significativamente mejor que los discos con los granos de óxido de aluminio con gel inseminado de Norton Company preparados por técnicas convencionales de trituración. El disco Nº. 2 con recubrimiento hacia arriba de 5 segundos ("5 sec. UP") proporcionó 39% más de corte en la prueba de alta presión y de 179 a 300% más de corte en la prueba sobre material plano a baja presión. Además, el incremento de la cantidad de filamentos abrasivos (disco Nº. 3) tuvo como resultado una mejora todavía superior en el corte a elevadas presiones mientras que no se observó mejora en la prueba a baja presión. Los resultados globales de esta prueba indican que los filamentos abrasivos son más duraderos en condiciones de rectificado a elevada presión. Éstos son también más versátiles y de corte más libre que los granos de abrasivo S.G. triturados por rodillos en acero al carbono 1018 trabajando a bajas presiones.

El abrasivo fibroso fue preparado mezclando 3,2 kg de Pural® NG, aluminio monohidratado obtenido de Condea Chemie GMBH, con 1,3 kg de agua tratada conteniendo 22 g de simientes de alúmina alfa en un mezclador convencional de doble envolvente en V, durante cinco minutos, para formar un sol substancialmente uniforme. En este momento, se añadieron 200 g de ácido nítrico diluido al 70% con 750 cm^{3} de agua destilada y se continuó la mezcla durante otros cinco minutos formando un gel con 595 g de sólidos en el que se dispersaron de manera uniforme dichas simientes. Las simientes utilizadas en el gel fueron preparadas por tratamiento de una carga de agua destilada en un molino modelo 45 Sweco con un producto de molturación de alúmina de calidad normal al 88% (con medidas individuales de 12 mm de diámetro por 12 mm de longitud) obtenido de la firma Diamonite Products Company, Shreve, Ohio, hasta que las partículas (simientes de alúmina) en el agua alcanzaron un área superficial específica mínima de 100 m^{2}/g.

El material en polvo Pural® NG utilizado tenía una pureza aproximada de 99,6% con cantidades menores de carbono, óxido silícico, óxido magnésico, y de óxido de hierro.

El gel inseminado fue extrusionado a continuación convencionalmente a través de una matriz de paredes suaves y de múltiples aberturas cuyas aberturas tenían 0,60 mm de diámetro, a efectos de producir filamentos de gel continuos. Después del secado, las hebras extrusionadas fueron fracturadas en longitudes con un promedio de unos 2 mm y luego tratadas en horno a 1320ºC durante cinco minutos. Después de tratamiento térmico para convertir los filamentos abrasivos en alúmina alfa, los filamentos individuales tenían una sección transversal promedio equivalente a un abrasivo normal de grano 50. Por lo menos algunos de los filamentos abrasivos fueron doblados y sometidos a torsión longitudinalmente.

Las fibras abrasivas eran substancialmente alúmina alfa pura con un tamaño promedio de los cristalitos 0,3 \mum, tal como se ha mencionado anteriormente, y una dureza aproximada de 16 GPa.

Ejemplo 2 Rendimiento comparativo del corte de filamentos abrasivos en comparación con granos triturados por rodillos

Este ejemplo compara el corte y acabado de partículas de abrasivo de óxido de aluminio de gel inseminado en forma de filamentos con respecto a granos abrasivos S.G. obtenidos por trituración convencional mediante rodillos. Las partículas abrasivas con forma de filamentos tenían un diámetro promedio 0,33 mm (0,013'') aproximadamente igual a granos abrasivos de grano 50 0,35 mm (0,01369'') y tenían una proporción de aspecto al azar variable aproximadamente desde 2:1 a 8:1. No obstante, la clasificación del lote utilizado resultaba en algunas fibras muy largas y un número desproporcionadamente elevado de partículas finas por debajo de los límites indicados. La composición de los filamentos abrasivos y del control por trituración mediante rodillos de grano S.G. 50 era de la misma composición normal que la indicada anteriormente en el Ejemplo 1.

Resultados de clasificación de grano triturado por rodillos con respecto a fibras abrasivas

Tipo de grano	Número de serie	Tamaño de grano	Clasificación
Trituración por rodillos	08D168,3	50	+3,2 + 1,9
Filamentos abrasivos	08D168,7	50	-2,5 + 30,9

Tal como se puede apreciar de la tabla anterior, la variación en la clasificación de dos "granos" abrasivos distintos varió de uno a otro considerablemente. La lectura "+3,2 + 1,9" significa que la muestra de granos abrasivos triturados por rodillos era de 3,2% de altura en calidad superior ("over grade") y 1,9% de altura en finos, según comprobación por el sistema de clasificación por rejilla CAMI. Estos valores se encuentran dentro de la tolerancia que se cree permisible para grano abrasivo SG de grano 50. Por otra parte, la lectura de "-2,5 + 30,9" para la muestra de filamentos abrasivos indica que la muestra era baja en 2,5% en categoría superior ("over grade") y 30,9% alta en finos, lo cual es un valor desproporcionado. La elevada lectura de finos es resultado de que todos los filamentos abrasivos ("granos") tienen el mismo diámetro aproximado, que es menor que la dimensión de la rejilla de control para grano 50.

Se prepararon discos de fibra tal como se ha descrito anteriormente en le Ejemplo 1. Los pesos de recubrimiento eran aproximadamente: capa aglomerante 6,8 kg (15 lbs.)/Rm; recubrimiento de acabado 10,43 kg (23 lbs.)/Rm, filamentos abrasivos 65 gms, granos triturados por rodillos 52 gms.

Los discos de fibra fabricados, después de haber sido flexionados convencionalmente, fueron evaluados en primer lugar en la prueba de desgaste a baja presión (prueba DsIII) que se ha descrito anteriormente. Los resultados que muestran el corte comparativo y acabado se indican en la siguiente Tabla 4:

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 4 Corte y acabado comparativos en una placa plana de 7,62 cm (3'') para abrasivos en forma de filamentos en comparación con granos triturados por rodillos

5

La calidad de acabado de una pieza metálica a mecanizar se mide habitualmente por los valores Ra y Rt tomados mediante pasadas en varios puntos (por ejemplo, en el centro y a la izquierda, bordes de la derecha) a lo largo de la pieza terminada. El significado de estos parámetros estadísticos es bien conocido para los técnicos en la materia. Éstos están claramente definidos en una publicación titulada "An Introduction to Surface Texture and Part Geometry" por Industrial Metal Products Incorporated (IMPCO). En general, Ra es una medición de la rugosidad superficial promedio. Dado que muchas superficies de distinta topografía pueden dar valores Ra similares, este número es suplementado habitualmente por otros parámetros generados por la misma superficie. En la técnica de acabado de metales, se utiliza frecuentemente Rt para suplementar la medición de Ra. El valor de Rt es una medición de la profundidad de las ranuras o rayaduras que pueden permanecer en la superficie de la pieza a mecanizar después de la operación de acabado. Pc es un número indicador, en general, de la frecuencia de dichas rayaduras o ranuras.

Tal como se puede apreciar de los datos anteriores, los discos que tienen los filamentos abrasivos mostraron mejor rendimiento en el corte que los discos con granos abrasivos triturados por rodillos de forma convencional. Inicialmente, el disco de filamento abrasivo cortaba en una proporción ligeramente inferior durante algunos intervalos iniciales pero a continuación continuaba cortando a una proporción mantenida durante un tiempo mucho más largo. El acabado superficial generado por los filamentos abrasivos se muestra aproximadamente igual al del grano triturado mediante rodillos. No obstante, se debe indicar nuevamente que la clasificación de lote de las partículas de abrasivo en forma de filamentos resultó en un número desproporcionadamente elevado de finos, tal como se ha indicado anteriormente y algunos filamentos abrasivos muy largos. Con una "clasificación" más controlada se obtendría probablemente como resultado un acabado distinto.

Se llevó a cabo otra prueba (112 DsI) para conseguir una comparación al corte y acabado generados por los filamentos abrasivos con granos abrasivos triturados por rodillos de grano 50 y de grano 36. Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 5. Esta prueba es la misma que la prueba DsIII excepto que la pieza de pruebas tiene una cara de 2,54 cm (1'').

6

Tal como se puede apreciar de los resultados anteriores, las fibras abrasivas de grano 50 no solamente superaron a los granos abrasivos triturados por rodillos de grano 50 en corte, sino que el corte era igual al de control de grano 36. También en este caso, las fibras abrasivas cortaron con una proporción ligeramente menor inicialmente que los granos triturados por rodillos; no obstante, continuaron cortando a una proporción mantenida durante un tiempo más largo. Con esta prueba de acero de 2,54 cm (1''), las partículas abrasivas en forma de fibras generaron un acabado similar al control de grano 36.

Ejemplo 3 Rendimiento comparativo de corte de filamentos abrasivos con proporción de aspecto creciente con respecto a grano triturado por rodillos

En este ejemplo, se comprobaron discos abrasivos con recubrimiento con filamentos abrasivos de diferentes proporciones de aspecto promedio, en comparación con granos abrasivos triturados por rodillos de composición similar, para evaluar el efecto de la proporción de aspecto sobre el rendimiento del corte.

Se fabricó un material abrasivo sol-gel inseminado igual que se ha dado a conocer anteriormente y a continuación se extrusionó a través de una matriz fina de orificios redondos, con una serie de aberturas. Los filamentos abrasivos fueron secados y triturados ligeramente mediante mandíbulas para proporcionar diferentes longitudes de filamentos abrasivos. Después de tratamiento en horno, el lote fue cribado durante un tiempo reducido sobre cribas de diferentes aberturas permitiendo la separación de filamentos abrasivos de diferentes longitudes. La proporción promedio de aspecto se determinó y se indica a continuación. El análisis químico de las diferentes muestras y otras características físicas queda indicadas en la Tabla 6.

TABLA 6

7

Se fabricaron discos abrasivos con soporte de fibras de acuerdo con el procedimiento que se ha dado a conocer en el Ejemplo 1. Los resultados de las pruebas de rectificado, tal como se ha indicado anteriormente, se indican en la siguiente Tabla 7:

TABLA 7

8

Los discos conteniendo filamentos abrasivos, tal como se han indicado anteriormente, muestran una notable mejora en el corte con respecto a las pruebas 112 Dsh y 112 DsIII sobre acero 1020 y 1018, en comparación con el disco de control de grano abrasivo triturado por rodillos. No obstante, en comparación, se observó una mejora mucho menor en corte de acero inoxidable (Prueba 112 Dss). Igual que en la prueba de desgaste a elevada presión, el filamento abrasivo conteniendo discos parece ser altamente eficaz en aplicaciones de rectificado de baja presión. El producto sin cribado (Muestra 1015) presentaba un corte total equivalente a 347% del corte del control en la prueba 112 DsIII.

Tal como se ha mostrado en la figura 7 del dibujo, en la prueba 112 Dsh en acero 1020 H.R., el corte aumenta al incrementar la proporción de aspecto promedio hasta un punto aproximadamente 5,1:1 (Muestra 1017) y a continuación disminuye. Durante la prueba, se observa que los filamentos abrasivos se rompen y luego escapan del disco de fibra. Si bien el inventor no desea quedar limitado a esta explicación, esto resulta aparentemente del hecho de que, al aumentar la longitud del filamento, el brazo de palanca aumenta cambiando los niveles de esfuerzo en los granos abrasivos (filamentos). La pérdida de filamentos abrasivos con respecto a la proporción de aspecto queda confirmada en la anterior Tabla 7. Así, por ejemplo, en la prueba 112 Dsh, la pérdida de peso del disco abrasivo dotado de recubrimiento aumenta al incrementar la proporción de aspecto: 9,5 gms, con una proporción de 8,5:1 con respecto a 3,8 gms, con a proporción de aspecto promedio de 3,6:1. No obstante, tal como se aprecia en la figura 7, la Muestra 1018 en la que la proporción de aspecto tenía un promedio de 8,5:1 tenía todavía un rendimiento mejor que el disco de control con grano triturado por rodillos de tipo convencional.

La proporción de aspecto, tal como se aprecia en la Tabla 7, no parece afectar el rendimiento en el corte de acero inoxidable (112 Dss).

En el caso de la prueba de desgaste a baja presión (112DsIII), se aprecia de la figura 8 que el corte aumenta con el aumento de la proporción de aspecto excepto para un punto especial en el corte con una proporción de aspecto de 4,2:1 de la muestra 1015. Esta muestra es la única del grupo de muestras comprobadas en este Ejemplo 3 en su propio estado, es decir, sin cribado. Se seleccionó al azar un pequeño número (25) de los filamentos abrasivos procedentes de la muestra 1015 y se determinó por vía óptica el valor del diámetro de los mismos. La proporción de aspecto de dichos filamentos varió de 2,58 a 12,66. De este modo, se cree que esta diferencia de corte en la 1015 puede resultar de una distribución más amplia de longitudes presente en la muestra sin cribado que en las otras muestras, todas las cuales eran cribadas. El cribado altera o estrecha la distribución de longitudes. Por otra parte, con filamentos abrasivos sin cribado, unos cuantos granos largos (filamentos) se encuentran en contacto resultando ello en una presión unitaria más elevada por grano. Si bien no se ha mostrado específicamente en la anterior Tabla 7, los discos que contienen filamentos abrasivos igual que en los ejemplos que se han indicado anteriormente, tienen una proporción de corte inicial más baja que el control SG, pero en cada caso mantienen una proporción de corte elevada durante un tiempo mucho más prolongado. El control SG tenía un corte de 10 gms/min en el octavo intervalo mientras que la muestra 1015 tenía un corte superior de 10 gms/min hasta el intervalo 30º.

Ejemplo 4 Rendimiento de corte de discos de filamentos abrasivos de grano 36 con respecto a grano triturado por rodillos de grano 36

En este ejemplo, se evaluó un disco de fibra de grano 36, utilizando abrasivo de alúmina sol gel inseminado con la misma composición siguiente, para la fabricación de granos abrasivos por triturado por rodillos de tipo convencional y por extrusión de filamentos:

9

Los granos abrasivos triturados por rodillos y los filamentos tenían las siguientes propiedades físicas: Densidad (Agua, Pyc) - 3,89; Densidad (Helio, Pyc) - 3,92; Dureza - 20,3; Dimensión de los cristales (promedio) - 0,149 \mum.

Este material abrasivo fue extrusionado con un diámetro de 0,41 mm (0,016'') (aproximadamente grano 36) y cortado con longitudes al azar comprendidas aproximadamente desde 0,8 mm a 4 mm. De este modo, la proporción de aspecto de dichos filamentos abrasivos (granos) variaba aproximadamente desde 2:1 hasta 10:1 aproximadamente.

Los discos con soporte de fibra se fabricaron tal como se da a conocer en el Ejemplo 1 excepto que los pesos de recubrimiento eran: capa aglomerante, 7,71 kg (17 libras)/Rm; capa de acabado, 12,7 kg (28 libras)/Rm; granos abrasivos/fibras; 27,22 kg (60 libras)/Rm.

La clasificación de los materiales abrasivos utilizados y el rendimiento resultante del corte, tal como se ha descrito anteriormente, se muestran en la Tabla 8.

TABLA 8

10

En cada una de las pruebas llevadas a cabo con el material abrasivo aplicado como recubrimiento, de acuerdo con la presente invención, la tasa inicial de corte, igual que en las primeras pruebas llevadas a cabo, es menor que en el control pero la proporción de corte se mantiene durante un período de tiempo mucho más prolongado. Si bien el inventor no desea quedar ayudado por esta teoría, dicho corte inicial bajo puede ser debido al número relativamente bajo de granos extremadamente largos en contacto inicial.

En la prueba en acero inoxidable que es llevada a cabo normalmente hasta el final de 10 minutos, el control SG cortaba a una proporción de seis gramos por minutos y el corte total fue de 80 gramos. Al final de los 10 minutos, los discos con filamentos abrasivos estaban cortando, por otra parte, a una proporción de 8 gramos por minuto con un total de 91 gramos. Este disco de fibra se hizo funcionar hasta alcanzar una proporción de corte de seis gramos/minuto. Ello requirió otros 10 minutos adicionales de trabajo y el material total cortado después de 20 minutos fue de 163 gramos.

Si bien la invención ha sido descrita particularmente con respecto a los filamentos abrasivos con una sección transversal aproximada a la circular, se observará que ello establece limitación alguna. Los abrasivos en forma de filamento utilizados en la práctica de la invención pueden tener cualquier sección transversal deseada, por ejemplo, redonda, cuadrada, triangular, diamante, poligonal, oval, en x, etc. La exigencia principal es que esta forma sea alargada tal como se ha indicado anteriormente. Además, los abrasivos en forma de filamento de acuerdo con la invención no tienen una configuración recta. Presentan torsión según su dirección longitudinal, o bien pueden ser de forma no lineal. Un material laminar abrasivo dotado de recubrimiento puede ser fabricado en forma de mezclas de filamentos abrasivos con diferentes formas, o diferentes dimensiones, por ejemplo, un material abrasivo aplicado por recubrimiento que se puede disponer con dos filamentos abrasivos de forma redonda y de distinto diámetro. Además, los filamentos abrasivos pueden ser mezclados con granos abrasivos convencionalmente triturados. Los filamentos abrasivos de Al_{2}O_{3} sol-gel pueden ser mezclados con granos abrasivos de otras composiciones, por ejemplo, Al_{2}O_{3} fundido, granate, etc. El material abrasivo de recubrimiento puede proceder de fabricación por técnicas de recubrimiento partido o dividido, por ejemplo, el adhesivo aglomerante puede ser aplicado como recubrimiento seguido de la aplicación de un grano abrasivo más económico o material de carga por recubrimiento por gravedad y aplicando a continuación recubrimiento eléctrico de los filamentos abrasivos tal como se ha dado a conocer anteriormente. Los materiales abrasivos con recubrimiento partido y clasificado se pueden conseguir, por ejemplo, por recubrimiento por gravedad de un grano fino en primer lugar, seguido de electro-deposición de un filamento abrasivo más grosero por encima.

También se observará que si bien la invención ha sido dada a conocer especialmente con respecto a discos con soporte de fibra, ello no constituye limitación. Se pueden disponer diferentes productos abrasivos con recubrimiento de tipo convencional, por ejemplo, cintas, láminas, piezas abrasivas conformadas y discos.

Ejemplo 5

Este Ejemplo muestra el efecto de la variación de las dimensiones de los cristales en el rendimiento de los filamentos abrasivos de la invención.

Los filamentos abrasivos fueron aplicados como recubrimiento en discos de fibra con un diámetro de 17,78 cm (7'') y se comprobaron según los procesos de prueba de discos normales 112DsH, 112DsIII y 113DsI. Los dos primeros se describen anteriormente. El proceso de pruebas de presión media 113DsI utiliza el mismo equipo que la prueba 112DsH y, como pieza de pruebas, una barra de acero 1018 de 2,54 cm (1'') x 6,35 cm (2-1/2'') x 24,76 cm (9-3/4''). La barra es presentada al disco para producir la abrasión de una cara de 2,54 cm (1'') de la barra. El intervalo de rectificado es de dos minutos; la barra es retirada después de cada operación de rectificado y pesada para evaluar la pérdida de peso. Durante la prueba se utilizan cuatro barras de manera alternativa. En los demás aspectos la prueba es igual que la prueba 112DsH.

Los resultados están indicados en la siguiente Tabla 9. El abrasivo "comparativo" objeto de prueba es un abrasivo sol gel inseminado de tipo comercial normal con inseminación con granos en forma de bloques producidos por trituración y clasificación.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 9

11

De los datos anteriores, se puede apreciar claramente que existe una ventaja significativa en la utilización de los tamaños menores posibles de los cristalitos en las partículas abrasivas. Queda también evidente que el producto sin inseminar no funciona de modo en absoluto satisfactorio.

Ejemplo 6

Este ejemplo compara un producto fabricado con utilización de un grano de sección transversal cuadrada con un producto realizado utilizando grano S.G. triturado normal. En cada uno de los casos, el grano fue constituido a base de un sol gel inseminado y los cristalitos tenían menos de 1 \mum de tamaño. Los granos S.G. de tamaño de grano 80 y el producto de la invención utilizaron granos con sección transversal cuadrada correspondiendo a dimensiones de grano 80. La proporción de aspecto era de 4:1.

Los resultados se expresan en forma de porcentaje del rendimiento del producto "Control SG". Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

12

Queda claro, por lo tanto, que los granos con secciones transversales distintas de la forma redonda que se ha descrito anteriormente son eficaces en los productos de la invención.

Ejemplo 7

Este Ejemplo muestra el efecto de la cantidad de grano en la eficacia de un producto abrasivo.

Se realizaron una serie de pasadas para evaluar los efectos de varios parámetros sobre el rendimiento del rectificado de productos según la invención. Los parámetros investigados fueron proporción de aspecto, peso de grano, mezclas de diferentes granos, y método de aplicación del grano. Si no se indica de otra manera, el soporte utilizado era acabado 775, satén de poliéster de 206,95 g (7,3 onzas), y los adhesivos aglomerante y de acabado se realizaron con las siguientes formulaciones:

13

La Tabla 10 resume los productos fabricados y los resultados de la prueba de rectificado obtenidos.

Revisando los resultados de las pruebas, es evidente que los productos de mayor rendimiento contenía el AR3.1. Además, simplemente reduciendo la cantidad de este grano en el producto se conseguía un efecto positivo. El producto que dio los resultados más elevados, 308%, tenía solamente 66% de la superficie recubierta con AR3.1.

Los resultados obtenidos con el AR2.1 no fueron tan notables como el AR3.1, pero eran todavía significativamente mejores que el control en una proporción nada menos que de 172%. Se observó el mismo modelo de rendimiento mejorado con una disminución en el peso del AR2.1. Los niveles de peso de grano entre aproximadamente 40 y 60% parecen proporcionar los mejores resultados para cualquiera de las dos proporciones de aspecto evaluadas. Es interesante observar que la posición del AR2.1 en el producto constituyó una diferencia significativa de rendimiento. El producto 7-11 tenía AR3.1 aplicado como primer recubrimiento y SG de grado 50 como segundo recubrimiento mientras que el producto 7-12 tenía SG de grano 50 aplicado como primer recubrimiento y AR3.1 como el segundo. Los resultados de la prueba 122-Ds (80) muestran que el 7-11 se comportó un poco mejor (115%) que el control, mientras que el 7-12 era el 292% del control.

Se debe observar que, si bien los productos AR3.1 fabricados tenían un diámetro de tamaño de partículas de 0,33 cm (,013''), que es el que corresponde a las dimensiones aproximadas de grano 50, tenían un rendimiento mejor que el grano 36 (ver 36 R984) en una proporción que llegaba a 2,5 veces en la prueba 122-Ds (80) y 2 veces en la prueba de avance fijo.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 10

14

En cada caso, se utilizó una técnica de proyección de granos de tipo electrostático. El grano SG-50 tenía una densidad en envasado libre o suelto de 1,73 y tenía +16,0 sobre medida y -4,6 finos.

FA indica un abrasivo de alúmina fundida de grano 50. (Éste es un grano no-premium (no extra)).

NZ indica un grano 50 Norzon® de Norton Company. (Éste es un grano premium).

SiC indica un grano de carburo de silicio de grano 50. (Éste es un grano no-premium.).

"% recubrimiento cerrado" significa el porcentaje del recubrimiento máximo posible en peso representado por el peso del recubrimiento real.

De los resultados que se han indicado en lo anterior, parece claro que, en el caso en que se utiliza un producto de grano de tipo filamentoso, debe serlo preferentemente en la capa superior, en caso de utilizar múltiples niveles de recubrimiento. También es claro que un recubrimiento que contiene los granos filamentosos debe comprender preferentemente sólo de 40 a 60% aproximadamente del peso de recubrimiento cerrado para tener un rendimiento óptimo, consistiendo el resto en granos abrasivos no-premium o, incluso mejor, por espacios de aire.

Ejemplo 8

Este ejemplo muestra el efecto de producción de alúmina alfa in situ en forma de filamentos a diferencia de la extrusión de partículas de alúmina alfa en un medio adecuado y sinterizando posteriormente las mismas para formar una estructura coherente.

Se fabricaron filamentos sol-gel inseminados por mezcla de boemita ("Disperal" de Condea), con agua y 1% en peso de la boemita de alúmina alfa con tamaño submicrónico en un mezclador en V durante dos minutos. Se añadió a continuación una solución de 18 por ciento en peso de ácido nítrico para conseguir 7,2% en peso de ácido nítrico con respecto al peso de la boemita. La mezcla se continuó durante otros cinco (5) minutos para conseguir un gel de boemita.

A continuación se preparó una serie de productos para finalidades comparativas que correspondían a lo anteriormente indicado excepto que se añadió una cantidad superior de alúmina alfa (del tipo utilizado anteriormente como material de inseminación), de manera que la mezcla total tenía proporciones mucho más elevadas en peso de alúmina. La boemita fue retenida para conferir extrusionabilidad a la mezcla. Las formulaciones se describen en la siguiente Tabla 11.

TABLA 11

Variación del lote	% de sólidos
Comparativo A	30% alfa alúmina	70%
Comparativo B*	30% alfa alúmina	70%
Comparativo C	90% alfa alúmina/10% gel
Comparativo D	60% alfa alúmina/40% gel
Comparativo E	60% alfa alúmina/40% gel
Ejemplo 1	1% alfa alúmina (inseminada)	62%
Ejemplo 2	1% alfa alúmina (inseminada)	58%
Ejemplo 3	1% alfa alúmina (inseminada)	59%
* Se utilizó mezcla ultrasónica adicional de la pasta.

Estos materiales fueron extrusionados a continuación formando filamentos que se secaron y sinterizaron en las condiciones que se describen más adelante. Se requirieron temperaturas más elevadas para sinterizar los lotes comparativos de elevado contenido de alúmina alfa que los producidos por los procesos de sol gel inseminado. A continuación se comprobaron muestras de los filamentos en cuanto a su resistencia a la tracción de acuerdo con un simple procedimiento de tres puntos utilizando una máquina de pruebas Instron con una velocidad de cruceta de 0,2 cm/min. El filamento fue soportado sobre un par de bordes separados 1 cm entre sí (0,9 cm en el caso de las muestras comparativas C, D, y E). Se aplicó una presión hacia abajo a media distancia entre estos puntos por medio de un borde de cuchilla. La presión se incrementó gradualmente hasta que el filamento se rompió y dicha presión, dividida por el área en sección transversal del filamento es la que se indica en la Tabla 12 a continuación como resistencia a la rotura.

TABLA 12

15

Los filamentos de los lotes comparativos eran mucho más gruesos ya que era muy difícil extrusionar filamentos más finos con integridad dimensional después de la extrusión y antes de la cocción. Se observó que las proporciones más elevadas de alúmina alfa agravaban este problema de manera significativa.

Tal como se puede observar de una comparación de los datos anteriores, los filamentos comparativos tenían unas resistencias a la rotura significativamente menores y se cree que esto refleja los enlaces sinterizados más débiles desarrollados entre los cristales de alúmina alfa como resultado del proceso de sinterización. Por lo tanto, los filamentos preferentes para utilizar en productos de la invención dotados de recubrimiento tienen de manera preferente una resistencia a la rotura de, como mínimo, 8.000 y preferentemente por lo menos 10.000 kg por centímetro cuadrado de sección transversal cuando se mide por la prueba descrita anteriormente. Esto muestra la diferencia con productos fabricados por sinterización de alúmina alfa preformada en los que se obtienen resistencias mucho más bajas.

Claims (18)

1. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10) que comprende un elemento de soporte (12) con una capa de partículas de abrasivo (14) adheridas al elemento de soporte por una capa de aglomerante (16) en el que la capa de partículas de abrasivo (14) comprende una serie de partículas abrasivas preconformadas, filamentosas, con inseminación de sol-gel, de alúmina, consistiendo en cristales sinterizados de sol-gel de alfa alúmina, que tienen dimensiones no superiores a 1 \mum, poseyendo cada una de dichas partículas una sección transversal substancialmente uniforme en una gama de 0,1 \mum a 0,5 mm, una proporción de aspecto mínima de 2:1, una dureza mínima de 16 GPa, y mostrando forma curvada o torsionada en su dimensión de mayor longitud.

2. Material abrasivo dotado de recubrimiento, según la reivindicación 1, en el que dichos cristales de alúmina alfa tienen dimensiones inferiores a 1 \mum.

3. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dichos cristales de alúmina alfa sol gel tienen una densidad mínima de 90%, preferentemente 95% de la densidad teórica.

4. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) tienen sección redonda.

5. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la dureza de dichas partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) es como mínimo de 18 GPa.

6. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de dichas partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) tiene un diámetro comprendido entre 0,05
y 0,5 mm.

7. Material dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) comprenden como mínimo 95% de cristales equiaxiales de modo general que tienen dimensiones de cristales no superiores a 0,5 \mum.

8. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) tienen una resistencia a la rotura mínima de 8.000 kg/cm^{2}.

9. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) tienen sección transversal circular, poseyendo cada una de las partículas filamentosas indicadas preferentemente un diámetro aproximado de 0,33 mm.

10. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie del elemento de soporte (12) recibe de 40 a 60% del peso teórico de las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) requeridas para formar un recubrimiento cerrado.

11. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se utiliza una serie de capas de abrasivo y como mínimo la última capa aplicada comprende las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18).

12. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de partículas abrasivas de recubrimiento (14) comprende hasta 40%, basado en el peso del abrasivo presente, de partículas abrasivas no filamentosas.

13. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que como mínimo una parte de las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18), en caso de que se utilicen, tiene un ángulo de ataque con respecto a la pieza a mecanizar próximo a cero.

14. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos una parte de las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) se encuentran en grupos en los que los filamentos componentes quedan dispuestos uno contra otro, apoyándose entre sí.

15. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una capa que comprende un coadyuvante de rectificado es aplicada a la capa de abrasivo de recubrimiento.

16. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una capa de acabado (20) es aplicada después de la aplicación de las partículas de abrasivos y las capas de aglomerante y de acabado (16,20) comprenden una resina fenólica.

17. Material abrasivo dotado de recubrimiento (10), según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un producto abrasivo es un disco y el elemento de soporte es de fibra vulcanizada.

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18. Material abrasivo dotado de recubrimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas abrasivas filamentosas preconformadas (18) tienen una proporción promedio de aspecto de 2:1 a 8:1.