ES2249627T3 - Muela abrasiva impregnada. - Google Patents
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Abstract
Artículo abrasivo con aglomerante vítreo que comprende una pluralidad de granos abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y que tiene distribuida en el interior de la misma una pluralidad de poros abiertos, conteniendo al menos una parte de dichos poros en su interior como impregnante un material de rectificación que lleva azufre, caracterizado porque dicho impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que lleva azufre insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un enlace carbono-azufre, al menos aproximadamente un 5% en peso de azufre y un punto de fusión de al menos aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la temperatura de descomposición de la sustancia y seleccionándose del grupo que consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas, aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias, estando dicho impregnante libre de un medio, diferente de dicha sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia o mezcla de dichas sustancias.
Description
Muela abrasiva impregnada.
Esta invención se refiere a artículos abrasivos
con aglomerante vítreo, en particular a muelas abrasivas con
aglomerante vítreo. Más particularmente esta invención se refiere a
artículos abrasivos con aglomerante vítreo que tienen impregnados en
los mismos un material de rectificación.
Los artículos abrasivos con aglomerante vítreo
tienen granos abrasivos aglomerados mediante una matriz vítrea y se
usan para dar forma a sólidos mecánicamente mediante una
eliminación de material efectuada por una acción abrasiva en la que
los granos abrasivos cortan material del sólido. Se conoce dar
forma de manera abrasiva a sólidos de varios materiales,
incluyendo, por ejemplo, metales, vidrios y cerámica. Los artículos
abrasivos con aglomerante vítreo se forman comúnmente en formas
adecuadas para el maquinado, en las que una herramienta giratoria
hace contacto con una pieza de trabajo sólida a maquinar por medio
de los granos abrasivos, formándose de manera más común tales
artículos en muelas y en soportes para muelas (el maquinado es
realizado principalmente por la circunferencia de la muela), o en
discos y segmentos para discos (el maquinado es realizado
principalmente por el lado del disco), en el presente documento se
hace referencia a las muelas y discos para abrasivos aglomerados
como "muelas abrasivas". Se conoce producir artículos abrasivos
con aglomerante vítreo con vacíos o "poros" en la matriz,
refiriéndose a vacíos interconectados como "poros abiertos".
La estructura de poros de un artículo abrasivo con aglomerante
vítreo afecta a ciertas características del artículo, incluyendo,
por ejemplo, su fuerza física, la velocidad de descomposición del
artículo en bordes de corte nuevos, y su efectividad para eliminar
virutas y para proporcionar fluido de corte en el área de
eliminación de material. En una muela abrasiva con aglomerante
vítreo con una estructura de poros abiertos se conoce a veces que
tenga una distribución aleatoria de tamaños y formas de los poros
(siendo algunos de los poros relativamente grandes y siendo algunos
relativamente pequeños). De este modo las muelas abrasivas con
aglomerante vítreo pueden tener una estructura de poros abiertos
heterogénea con respecto al tamaño de los poros, su forma y su
distribución.
Tal como es bien sabido, el calor que se produce
en la conformación abrasiva de sólidos, por ejemplo la abrasión de
piezas de trabajo, puede aumentar la velocidad de desgaste de la
muela y, en casos extremos, afectar negativamente a la calidad de
las piezas de trabajo, produciendo dimensiones fuera de
tolerancias, acabados de superficies inaceptables, así como el
sobrecalentamiento de material de piezas de trabajo. El calor que se
produce durante la abrasión es el resultado en gran medida de la
fricción de deslizamiento entre el grano abrasivo de la muela
abrasiva y la pieza de trabajo. La cantidad de calor que se produce
puede depender de muchos factores, incluyendo, pero no limitándose
a, la composición y la estructura del grano abrasivo, la naturaleza
de la pieza de trabajo, la profundidad del corte que se produce
durante la abrasión, la velocidad de la muela y el aglomerante
vítreo utilizado para aglomerar el grano abrasivo. En la técnica se
conoce que diferentes operaciones de abrasión (por ejemplo, de
superficie, interna, laminación, rectificado en profundidad,
rectificado de corte pleno, tronzado) implican diferentes fuerzas,
velocidades, temperaturas, velocidades de alimentación, velocidades
de eliminación de metal y materiales de piezas de trabajo. Algunas
operaciones de abrasión, (por ejemplo, abrasión de superficie o de
acabado) pueden utilizar condiciones físicas relativamente suaves
que implican fuerzas, velocidades de alimentación y velocidades de
eliminación de metal reducidas. Otras operaciones de abrasión (por
ejemplo, rectificado de corte pleno, y tronzado) pueden utilizar
condiciones físicas relativamente severas, tales como fuerzas,
velocidades de alimentación y velocidades de eliminación de metal
elevadas. Se conoce por tanto en la técnica producir muelas
abrasivas con aglomerante vítreo adaptadas a tipos de operación de
abrasión y/o piezas de trabajo particulares. De este modo pueden
utilizarse diferentes muelas abrasivas con aglomerante vítreo para
operaciones de abrasión de superficie, rectificado en profundidad,
internas, de rectificado de corte pleno y de laminación así como
para diferentes materiales de piezas de trabajo tales como varios
materiales de piezas de trabajo de metales, de vidrio y de
cerámica. Tales muelas abrasivas pueden diferir en la cantidad y el
tipo de grano abrasivo, en el material aglomerante vítreo y en la
estructura y el grado de porosidad.
Para reducir o eliminar el calor que se produce
durante la abrasión y por tanto mejorar el rendimiento y la
eficiencia de la abrasión, se conoce en el arte utilizar fluidos de
trabajo de metales, denominados más comúnmente fluidos de corte, en
la operación de abrasión. Estos fluidos son generalmente fluidos
con base de agua o de aceite y se conoce que en muchos casos
reducen la fricción y eliminan calor durante la abrasión. La
reducción de fricción entre el grano abrasivo y la pieza de trabajo
mediante los fluidos puede reducir el calor que se produce durante
la abrasión. La capacidad de estos fluidos de reducir la fricción
entre la muela abrasiva y componentes de la misma y la pieza de
trabajo, y para eliminar calor durante la abrasión puede depender de
tales factores como la composición del fluido y la capacidad del
fluido de penetrar en la interfaz entre la pieza de trabajo y la
muela abrasiva, más particularmente la interfaz entre la pieza de
trabajo y el grano abrasivo durante el trabajo de abrasión. La
penetración del fluido de corte en la interfaz entre la muela
abrasiva y la pieza de trabajo, conocida también como área de
trabajo, puede conseguirse en parte mediante la muela abrasiva
giratoria que lleva fluido de corte al interior del área de
abrasión, al menos parcialmente mediante la estructura de poro
abierto de la muela en la cara abrasiva de la misma. De manera
desventajosa, la interacción de la muela abrasiva y el fluido de
corte tiende a desplazar el fluido del área de abrasión y puede
producir una niebla que es susceptible de ser transportada muy
lejos del área de abrasión, aumentando las medidas necesarias para
mantener un ambiente de trabajo limpio.
Una manera que ha buscado la técnica de salvar
las desventajas del uso de fluidos de corte y al mismo tiempo
aumentando el rendimiento abrasivo de las muelas abrasivas con
aglomerante vítreo es con la impregnación de materiales de
rectificación, tales como lubricantes, en los poros de la muela. En
esta aproximación, los poros llevan el material de rectificación
hasta el área de abrasión. Para funcionar como un material de
rectificación el impregnante o un componente del mismo debe estar
disponible en el área de abrasión en una cantidad suficiente para
reducir la fricción o mejorar de algún otro modo la eficiencia de
corte para mejorar el rendimiento abrasivo. En la técnica, algunos
de los materiales que se han impregnado en las muelas abrasivas con
aglomerante vítreo en un esfuerzo para mejorar el rendimiento
abrasivo de las muelas en las operaciones de abrasión que pueden o
no utilizar fluidos de corte (es decir, abrasión en húmedo o en
seco) son azufre, ceras, aceites, grafito y polímeros que llevan
halógenos.
Dado que pueden producirse vapores de azufre
nocivos en el proceso de impregnación de abrasivos aglomerados con
azufre y pueden desprenderse humos desagradables durante la abrasión
en seco con abrasivos aglomerados impregnados con azufre, se ha
limitado el uso de muelas abrasivas impregnadas con azufre a pesar
del rendimiento abrasivo mejorado que se obtiene con tales
muelas.
La técnica ha utilizado o propuesto varios
aceites para impregnar muelas abrasivas con aglomerante vítreo.
Durante la abrasión la muela giratoria crea fuerzas centrífugas que
actúan sobre el aceite en los poros de la muela. Esta fuerza
centrífuga tiende a causar la expulsión prematura del aceite de la
muela, y/o puede ocasionar que el aceite se concentre en la
periferia de al muela, dejando el interior de la muela desprovisto
de aceite o con una concentración de aceite significativamente
reducida. La muela resultante puede exhibir adversamente un
rendimiento abrasivo variable o decreciente a lo largo de la vida
de la muela durante una operación de abrasión. Se han incorporado
aceites lubricantes, incluyendo aceites líquidos hidroscópicos, no
polares de baja viscosidad en ceras con puntos de fusión por encima
de la temperatura ambiente como medios de impregnar muelas abrasivas
con aglomerante vítreo con el aceite para mejorar su rendimiento
abrasivo. La cera sirve como vehículo para el aceite y ayuda para
retener el aceite en los poros contra la acción de fuerzas
centrífugas generadas por la muela abrasiva giratoria durante la
abrasión. En el área de abrasión el calor generado durante la
abrasión funde el vehículo de cera liberando el aceite, con lo que
el aceite está disponible para reducir la fricción durante la
abrasión. En esta aproximación, la muela impregnada tendría una
menor concentración de aceite para la reducción de la fricción que
con la impregnación directa de aceite en la muela, en una cantidad
igual a la cantidad de cera utilizada. Véase por ejemplo el
documento US 6 086 648 A.
Aunque se han obtenido mejoras de distintos
grados en el rendimiento abrasivo de muelas abrasivas con
aglomerante vítreo impregnadas de la técnica anterior, tales muelas
tienen varios inconvenientes que pueden reducir su idoneidad y/o
rendimiento esperado. Estos inconvenientes y el uso limitado de
muelas abrasivas con aglomerante vítreo impregnadas indican la
necesidad de mejoras en las muelas abrasivas con aglomerante vítreo
impregnadas.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un artículo abrasivo con aglomerante vítreo impregnado
(es decir, una muela abrasiva) que salve los inconvenientes de los
artículos abrasivos con aglomerante vítreo impregnados conocidos con
materiales de rectificación.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un artículo abrasivo con aglomerante vítreo impregnado
(es decir, una muela abrasiva) con una sustancia orgánica que lleva
azufre impregnado en su interior como material de rectificación,
siendo dicha sustancia sólida a temperatura ambiente.
Otro objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un artículo abrasivo con aglomerante vítreo impregnado
(es decir, una muela abrasiva) con una sustancia orgánica que lleva
azufre impregnado en su interior como material de rectificación,
siendo dicha sustancia insoluble en agua y sólida a temperatura
ambiente.
Estos y otros objetos que se harán evidentes a un
experto en la técnica a partir de la siguiente descripción y las
reivindicaciones adjuntas se consiguen según la presente invención
mediante un artículo abrasivo con aglomerante vítreo impregnado que
comprende una pluralidad de granos abrasivos, una matriz vítrea que
aglomera los granos abrasivos y que tiene distribuida en el interior
de la misma una pluralidad de poros abiertos, conteniendo al menos
una parte de dichos poros un impregnante en el que dicho
impregnante comprende una sustancia orgánica que lleva azufre
insoluble en agua que tiene al menos un enlace
carbono-azufre, al menos aproximadamente un 5% en
peso de azufre y un punto de fusión de al menos aproximadamente
30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la
temperatura de descomposición de la sustancia y seleccionada del
grupo que consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con
alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas,
aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y
heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias,
estando dicho impregnante libre de un medio, diferente de dicha
sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia o mezcla
de dichas sus-
tancias.
tancias.
La muela abrasiva con aglomerante vítreo
impregnada según la presente invención proporciona una sustancia
orgánica que lleva azufre en la interfaz de abrasión entre la muela
y la pieza de trabajo (es decir, el área de abrasión), que se cree
que en respuesta al calor producido en el área de abrasión durante
la abrasión libera o hace disponible en el área de abrasión
suficientes sustancias que llevan azufre como para reducir la
fricción entre la pieza de trabajo y los granos abrasivos y/u otros
componentes de la muela abrasiva (es decir, la aglomeración
vítrea), funcionando así como un material de rectificación. Tal
reducción de la fricción da como resultado, al menos en parte,
fuerzas de abrasión menores, un mayor rendimiento abrasivo (por
ejemplo, mayor razón G, mayor velocidad de eliminación de metal) y
una mayor eficiencia de abrasión.
Tal como se usa en la presente memoria y en las
reivindicaciones adjuntas, el término impregnante significará la
sustancia o sustancias introducidas en y retenidas por la
estructura de poros abiertos del artículo abrasivo con aglomerante
vítreo. El término "insoluble en agua" tal como se usa en la
presente memoria y en las reivindicaciones adjuntas significará
sustancialmente insoluble en agua, es decir, con una solubilidad en
agua de 1 gramo o menos por 100 gramos de agua a temperatura
ambiente. En la presente memoria y en las reivindicaciones adjuntas
el término "disuelto" significará presente en forma molecular
y/o atómica y/o iónica en una matriz continua. El término
"disperso" tal como se utiliza en la presente memoria y en las
reivindicaciones adjuntas significará presente en forma de micelas
y/o aglomerado y/o particulado y/o de gotitas en una matriz
continua. Tal como se utiliza en la presente memoria y en las
reivindicaciones adjuntas, "poros abiertos" significará
espacios o vacíos interconectados no encerrados dentro de la
aglomeración del artículo abrasivo. Las frases "interfaz entre la
muela abrasiva y la pieza de trabajo", interfaz entre los granos
abrasivos y la pieza de trabajo'' e "interfaz entre los
componentes de la muela abrasiva y la pieza de trabajo" se
utilizan de manera intercambiable con y tienen la misma identidad
pretendida que la frase "áreas de abrasión". Tal como se
utiliza en el presente documento y en las reivindicaciones
adjuntas, "material de rectificación" significará una
sustancia, cuando esté disponible en cantidades suficientes en el
área de abrasión, que funciona para reducir la fricción, aumentar
la eficiencia de corte o de otro modo para mejorar el rendimiento
abrasivo. Tal como se utiliza en el presente documento y en las
reivindicaciones adjuntas, la palabra "medio" significará y
describirá una fase continua en la que se disuelve o dispersa un
material, por ejemplo un disolvente de hidrocarburo que disuelve un
aceite de hidrocarburo. La frase "medio diferente de dicha
sustancia" tal como se usa en el contexto de la presente memoria
y las reivindicaciones adjuntas identificará una fase orgánica
continua que no es la sustancia orgánica que lleva azufre insoluble
en agua según la presente invención que se describe y se reivindica.
Tal como se utiliza en el contexto de la presente memoria y las
reivindicaciones adjuntas se pretende que la frase "pluralidad de
granos abrasivos" se aplique tanto al número de granos abrasivos
como al tamaño y composición de los granos abrasivos (por ejemplo,
una mezcla de granos abrasivos de diferente composición y
estructura).
Según la presente invención se ha encontrado un
artículo abrasivo con aglomerante vítreo impregnado, más
particularmente una muela abrasiva con aglomerante vítreo
impregnado con un material de rectificación, aún más
particularmente una muela abrasiva con aglomerante vítreo impregnada
con una sustancia orgánica que lleva azufre que muestra un
rendimiento abrasivo mejorado con respecto a muelas abrasivas con
aglomerante vítreo sin impregnar comparables. La muela abrasiva con
aglomerante vítreo impregnada con sustancia orgánica que lleva
azufre según la presente invención resiste la pérdida o el cambio
prematuro en la distribución del impregnante causada por las
fuerzas centrífugas producidas por la rotación de la muela abrasiva.
Adicionalmente, se encontró que la muela abrasiva con aglomerante
vítreo impregnada según la presente invención no requiere y por
tanto no lleva un vehículo, que sería diferente a dicha sustancia
orgánica que lleva azufre, para el impregnante orgánico que lleva
azufre.
Se cree que el calor producido durante la
abrasión por contacto de una pieza de trabajo con una muela
abrasiva según la presente invención provoca la liberación del
impregnante de la muela abrasiva impregnada en el área de abrasión y
que este impregnante liberado es efectivo como material de
rectificación para reducir la fricción y aumentar el rendimiento
abrasivo.
Según la presente invención se prevé un artículo
abrasivo con aglomerante vítreo que comprende una pluralidad de
granos abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos
abrasivos y que tiene distribuida en su interior una pluralidad de
poros abiertos, conteniendo al menos una parte de dichos poros como
impregnante en su interior un material de rectificación, en el que
dicho impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que
lleva azufre, insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos
un enlace carbono-azufre, al menos aproximadamente
un 5% en peso de azufre y un punto de fusión de al menos
aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC
por debajo de la temperatura de descomposición de la sustancia y
seleccionándose del grupo que consiste en sustancias orgánicas que
llevan azufre, con alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo,
alifáticas, aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no
sustituidas y heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas
sustancias, estando dicho impregnante libre de un medio, diferente
de dicha sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha
sustancia o mezcla de dichas sustancias.
En otro aspecto de la presente invención, se
prevé un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo, una
muela abrasiva) que comprende una pluralidad de granos abrasivos,
una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y que tiene
distribuida en su interior una pluralidad de poros abiertos,
conteniendo al menos una parte de dichos poros como impregnante en
su interior un material de rectificación, en el que dicho
impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que lleva
azufre, insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un
enlace carbono-azufre, un contenido en azufre
dentro del intervalo de desde aproximadamente un 10% hasta
aproximadamente un 60% en peso y un punto de fusión de al menos
aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC,
preferiblemente al menos 20ºC por debajo de la temperatura de
descomposición de la sustancia y seleccionándose del grupo que
consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre con alquenilo,
alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas, aromáticas y
cicloalifáticas, y heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de
dichas sustancias, estando dicho impregnante libre de un medio,
diferente de dicha sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha
sustancia o mezcla de dichas sustancias.
Se prevé según una práctica de la presente
invención un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo,
una muela abrasiva) que comprende una pluralidad de granos
abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y que
tiene distribuida en su interior una pluralidad de poros abiertos,
conteniendo al menos una parte de dichos poros como impregnante en
su interior un material de rectificación en el que dicho
impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que lleva
azufre, insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un
enlace carbono-azufre, un contenido en azufre de al
menos aproximadamente un 10% en peso y un punto de fusión dentro
del intervalo de desde aproximadamente 30ºC hasta aproximadamente
500ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la
temperatura de descomposición de la sustancia y seleccionándose del
grupo que consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con
alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas,
aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y
heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias,
estando dicho impregnante libre de un medio, diferente de dicha
sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia o
mezcla de dichas sustancias.
Otra práctica de la presente invención
proporciona un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por
ejemplo una muela abrasiva) que comprende una pluralidad de granos
abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y que
tiene distribuida en su interior una pluralidad de poros abiertos,
conteniendo al menos una parte de dichos poros como impregnante en
su interior un material de rectificación en el que dicho
impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que lleva
azufre, insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un
enlace carbono-azufre, un contenido en azufre en el
intervalo de desde aproximadamente un 20% hasta aproximadamente un
60% en peso y un punto de fusión dentro del intervalo de desde
aproximadamente 40ºC hasta aproximadamente 250ºC, estando dicho
punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la temperatura de
descomposición de la sustancia y seleccionándose del grupo que
consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con alquenilo,
alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas, aromáticas y
cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y heterocíclicas
sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias, estando dicho
impregnante libre de un medio, diferente de dicha sustancia, en el
que se disuelva o disperse dicha sustancia o mezcla de dichas
sustancias.
Se contempla además según la presente invención
un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo una muela
abrasiva) que comprende una pluralidad de granos abrasivos, una
matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y una pluralidad de
poros abiertos, conteniendo al menos una parte de dichos poros un
impregnante en el que dicho impregnante comprende al menos una
sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, teniendo
dicha sustancia al menos un enlace carbono-azufre,
al menos un enlace carbono-halógeno, por ejemplo, un
enlace cloro-carbono, en un intervalo de desde
aproximadamente un 15% hasta aproximadamente un 60% en peso de
azufre y un punto de fusión dentro del intervalo de desde
aproximadamente 40ºC hasta aproximadamente 250ºC, estando dicho
punto de fusión al menos 20ºC por debajo de la temperatura de
descomposición de la sustancia y seleccionándose del grupo que
consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con alquenilo,
alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas, aromáticas y
cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y heterocíclicas
sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias, estando dicho
impregnante libre de un medio, diferente de dicha sustancia, en el
que se disuelva o disperse dicha sustancia o mezcla de dichas
sustancias.
Como realización de la presente invención se
proporciona un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por
ejemplo una muela abrasiva) que comprende una pluralidad de granos
abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y que
tiene distribuida en su interior una pluralidad de poros abiertos,
conteniendo al menos una parte de dichos poros como impregnante en
su interior un material de rectificación en el que dicho
impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que lleva
azufre, insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un
enlace carbono-azufre, al menos aproximadamente un
10% en peso de azufre y un punto de fusión de al menos
aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC
por debajo de la temperatura de descomposición de la sustancia y
seleccionándose del grupo que consiste en sustancias orgánicas que
llevan azufre, con alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo,
alifáticas, aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no
sustituidas y heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas
sustancias, estando dicho impregnante libre de un medio, diferente
de dicha sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha
sustancia o mezcla de dichas sustancias y en el que al menos una de
dichas sustancias tiene la fórmula general
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que
consiste en grupos alquilo, cicloalquilo, arilo, alquilarilo y
arilalquilo y x es desde 1 hasta
6.
Como una realización adicional de la presente
invención se proporciona un artículo abrasivo con aglomerante
vítreo que comprende una pluralidad de granos abrasivos, una matriz
vítrea que aglomera los granos abrasivos y que tiene distribuida en
su interior una pluralidad de poros abiertos, conteniendo al menos
una parte de dichos poros como impregnante en su interior un
material de rectificación en el que dicho impregnante comprende al
menos una sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en agua,
teniendo dicha sustancia al menos un enlace
carbono-azufre, al menos aproximadamente un 10% en
peso de azufre y un punto de fusión de al menos aproximadamente
30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la
temperatura de descomposición de la sustancia y seleccionándose del
grupo que consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con
alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas,
aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y
heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias,
estando dicho impregnante libre de un medio, diferente de dicha
sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia o mezcla
de dichas sustancias y en el que al menos una de dichas sustancias
tiene la fórmula general
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son grupos alquilo iguales o diferentes con desde 1 hasta
6 átomos de carbono y x es desde 1 hasta
6.
Según otra realización adicional de la presente
invención se proporciona un artículo abrasivo con aglomerante
vítreo que comprende una pluralidad de granos abrasivos, una matriz
vítrea que aglomera los granos abrasivos y que tiene distribuida en
su interior una pluralidad de poros abiertos, conteniendo al menos
una parte de dichos poros como impregnante en su interior un
material de rectificación en el que dicho impregnante comprende al
menos una sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en agua,
teniendo dicha sustancia al menos un enlace
carbono-azufre, al menos aproximadamente un 10% en
peso de azufre y un punto de fusión de al menos aproximadamente
30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la
temperatura de descomposición de la sustancia y seleccionándose del
grupo que consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con
alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas,
aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y
heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias,
estando dicho impregnante libre de un medio, diferente de dicha
sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia o
mezcla de dichas sustancias y en el que al menos una de dichas
sustancias tiene la fórmula general
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son grupos arilo iguales o diferentes y x es desde 1
hasta
6.
Como aún otra realización adicional de la
presente invención se proporciona un artículo abrasivo con
aglomerante vítreo que comprende una pluralidad de granos
abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y que
tiene distribuida en su interior una pluralidad de poros abiertos,
conteniendo al menos una parte de dichos poros como impregnante en
su interior un material de rectificación en el que dicho
impregnante comprende al menos una sustancia orgánica que lleva
azufre, insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un
enlace carbono-azufre, al menos aproximadamente un
10% en peso de azufre y un punto de fusión de al menos
aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC
por debajo de la temperatura de descomposición de la sustancia y
seleccionándose del grupo que consiste en sustancias orgánicas que
llevan azufre, con alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo,
alifáticas, aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no
sustituidas y heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas
sustancias, estando dicho impregnante libre de un medio, diferente
de dicha sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia
o mezcla de dichas sustancias y en el que al menos una de dichas
sustancias tiene la fórmula general
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son grupos arilalquilo iguales o diferentes y x es desde
1 hasta
6.
Se prevé en aún otra realización adicional de la
presente invención un artículo abrasivo con aglomerante vítreo que
comprende una pluralidad de granos abrasivos, una matriz vítrea que
aglomera los granos abrasivos y que tiene distribuida en su interior
una pluralidad de poros abiertos, conteniendo al menos una parte de
dichos poros como impregnante en su interior un material de
rectificación en el que dicho impregnante comprende al menos una
sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, teniendo
dicha sustancia al menos un enlace carbono-azufre,
al menos aproximadamente un 10% en peso de azufre y un punto de
fusión de al menos aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de
fusión al menos 10ºC por debajo de la temperatura de descomposición
de la sustancia y seleccionándose del grupo que consiste en
sustancias orgánicas que llevan azufre, con alquenilo, alquinilo,
alquilarilo, arilalquilo, alifáticas, aromáticas y cicloalifáticas,
sustituidas y no sustituidas y heterocíclicas sustituidas, o una
mezcla de dichas sustancias, estando dicho impregnante libre de un
medio, diferente de dicha sustancia, en el que se disuelva o
disperse dicha sustancia o mezcla de dichas sustancias y en el que
al menos una de dichas sustancias es disulfuro de
tetraetil-
tiuram.
tiuram.
Las sustancias según la fórmula
utilizada en el presente documento
se conocen por su nombre general como sulfuros de tetraorganotiuram
e incluyen monosulfuros en los que x es 1 y polisulfuros en los que
es mayor que 1 y en los que organo se refiere a los grupos R_{1},
R_{2}, R_{3} y R_{4}. De este modo, por ejemplo, si todos los
grupos R son metilo y x es 1, la sustancia se conoce como
monosulfuro de tetrametiltiuram, y si x es mayor que 1, la sustancia
se conoce como polisulfuro de tetrametiltiuram (por ejemplo,
disulfuro, tetrasulfuro, hexasulfuro). Se pretende que en la
práctica de la presente invención el impregnante según la presente
invención pueda ser una mezcla de las sustancias según la presente
invención. Así, por ejemplo, el impregnante puede comprender una
mezcla de monosulfuros de tetraorganotiuram, una mezcla de
polisulfuros de tetraorganotiuram, así como una mezcla de
monosulfuros de tetraorganotiuram y polisulfuros de
tetraorganotiuram.
Se ha encontrado que el rendimiento abrasivo de
un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo una muela
abrasiva) que tiene porosidad abierta se mejora impregnando en
dicha porosidad como material de rectificación un impregnante que
comprende al menos una sustancia orgánica que lleva azufre,
insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al menos un enlace
carbono-azufre, al menos aproximadamente un 10% en
peso de azufre y un punto de fusión de al menos aproximadamente
30ºC, estando dicho punto de fusión al menos 10ºC por debajo de la
temperatura de descomposición de la sustancia y seleccionándose del
grupo que consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con
alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas,
aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y
heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas sustancias,
estando dicho impregnante libre de un medio, diferente de dicha
sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha sustancia o
mezcla de dichas sustancias. La sustancia orgánica que lleva azufre
del impregnante puede contener varios enlaces
carbono-azufre y puede contener tanto enlaces
carbono-azufre sencillos como enlaces
carbono-azufre dobles. Además, las sustancia
orgánica que lleva azufre del impregnante puede contener también
enlaces azufre-azufre y/o enlaces
azufre-nitrógeno, y/o enlaces
azufre-oxígeno además del enlace
carbono-azufre. Mientras que se requiere que la
sustancia orgánica que lleva azufre sea insoluble en agua, no se
requiere una insolubilidad en agua absoluta. De este modo, se
pretende que el término "insoluble en agua" incluya
esencialmente insoluble en agua, de acuerdo con el término
"insoluble en agua" tal como se definió previamente en el
presente documento.
La cantidad de sustancia orgánica que lleva
azufre insoluble en agua según la presente invención que se
impregna en los poros abiertos de la muela abrasiva con aglomerante
vítreo dependerá de tales factores como, por ejemplo, la porosidad
abierta de la muela abrasiva (es decir, la cantidad y el tamaño de
los poros abiertos), la viscosidad de la sustancia orgánica que
lleva azufre, insoluble en agua, en estado fundido tal como se
impregna en la muela, la presión a la que se realiza la
impregnación, y el tiempo de exposición de la muela abrasiva a la
sustancia orgánica que lleva azufre insoluble en agua en estado
fundido. La total impregnación de los poros abiertos de la muela
abrasiva con la sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en
agua, según la presente invención es la práctica preferida de la
invención que se describe en el presente documento y que se
reivindica en las reivindicaciones adjuntas. En cualquier caso, se
pretende que se impregne una cantidad suficiente de sustancia
orgánica que lleva azufre en el artículo abrasivo con aglomerante
vítreo como para ser efectiva como un material de rectificación en
las condiciones de mecanizado para las que se pretende que se
utilice la muela.
De manera ventajosa, se han obtenido mejoras en
el rendimiento abrasivo de muelas abrasivas con aglomerante vítreo
según la presente invención cuando la porosidad abierta de la muela
abrasiva contiene solamente (es decir, exclusivamente) la sustancia
orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, según la presente
invención. De este modo y ventajosamente, no se requiere ni se
utiliza un medio o vehículo en el que disolver o dispersar la
sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, o la mezcla
de dichas sustancias según la presente invención, en la que dicho
medio o vehículo es una sustancia diferente de la sustancia
orgánica que lleva azufre, insoluble en agua según la presente
invención. Se contempla y se reconoce que una mezcla de dos o más
sustancias orgánicas que llevan azufre, insolubles en agua, cada una
de las cuales sea según la presente invención, puede comprender
físicamente una o más de tales sustancias orgánicas que llevan
azufre, insolubles en agua, disueltas o dispersas en otra sustancia
orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, según la presente
invención.
La sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble
en agua, según la presente invención en la que pueden disolverse o
dispersarse una o más sustancias orgánicas que llevan azufre,
insolubles en agua, diferentes según la presente invención, puede
verse como un medio o vehículo para tales sustancias disueltas o
dispersas, y es permisible según la invención que se da a conocer
en el presente documento y que se reivindica en las
reivindicaciones adjuntas. Por tanto, por ejemplo, según la presente
invención puede utilizarse como el impregnante en los poros
abiertos de una muela abrasiva con aglomerante vítreo según la
invención una mezcla de A y B, siendo ambas sustancias orgánicas
que llevan azufre, insolubles en agua, según la presente invención
que se pueden distinguir químicamente y/o físicamente entre sí, en
la que B estaría disuelta o dispersa en A y A podría verse entonces
como medio o vehículo para B. En tal caso la invención contempla e
incluiría un artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo,
una muela abrasiva) que comprende una pluralidad de granos
abrasivos, una matriz vítrea que aglomera los granos abrasivos y
que tiene distribuida en su interior una pluralidad de poros
abiertos, conteniendo al menos una parte de dichos poros una mezcla
de A y B, siendo ambas sustancias orgánicas que llevan azufre,
insolubles en agua, que tienen al menos un enlace
carbono-azufre, al menos un 10% en peso de azufre y
un punto de fusión de al menos aproximadamente 30ºC, punto de
fusión que está al menos 10ºC por debajo de la temperatura de
descomposición de la sustancia y que se selecciona del grupo que
consiste en sustancias orgánicas que llevan azufre, con alquenilo,
alquinilo, alquilarilo, arilalquilo, alifáticas, aromáticas y
cicloalifáticas, sustituidas y no sustituidas y heterocíclicas
sustituidas y en la que B podría disolverse o dispersarse en A y A
funcionaría como medio o vehículo para B. Sin embargo, no se
requiere que una mezcla de dos o más sustancias orgánicas que
llevan azufre, insolubles en agua, según la presente invención
comprenda una o más de tales sustancias orgánicas que llevan
azufre, insolubles en agua, disueltas o dispersas en otra sustancia
orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, según la presente
invención, más bien, dicha mezcla puede comprender cada una de tales
sustancias como componentes separados y físicamente diferenciados de
la mezcla, tales como por ejemplo una mezcla de arena y grava.
Las sustancias orgánicas que llevan azufre,
insolubles en agua, contenidas en los poros abiertos del artículo
abrasivo con aglomerante vítreo según la invención que se da a
conocer en el presente documento y que se reivindica en las
reivindicaciones adjuntas son sólidos en o alrededor de temperatura
ambiente (por ejemplo, 25ºC), tal como se contempla por el punto de
fusión requerido de al menos aproximadamente 30ºC. De este modo, el
artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo, la muela
abrasiva) según la presente invención en o alrededor de temperatura
ambiente tiene una pluralidad de poros abiertos que contienen un
impregnante según la presente invención que está en estado sólido.
Preferiblemente, la sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble
en agua, que se puede usar según la presente invención tiene un
punto de fusión lo suficientemente alto como para mantener el
impregnante en estado sólido en los poros abiertos de la muela
abrasiva con aglomerante vítreo excepto únicamente en aquellos
poros presentes en el área de abrasión. La sustancia orgánica que
lleva azufre, insoluble en agua, que se puede utilizar como
impregnante en la práctica de la presente invención incluye, pero
no se limita a, por ejemplo, sustancias orgánicas que llevan azufre
de tales clases como sulfuros, polisulfuros, tiazoles, mercaptanos,
mercaptoácidos orgánicos y derivados de los mismos, compuestos tio,
tioles, tioésteres, tioácidos, tioureas sustituidas y sulfonas.
Ejemplos de sustancias orgánicas que llevan azufre según la
presente invención utilizables en la práctica de la presente
invención incluyen, pero no se limitan a disulfuro de
tetraisobutiltiuram; disulfuro de tetraetiltiuram (denominado
también diamida del ácido tetraetiltioperoxidicarbónico); disulfuro
de difenilo; monosulfuro de tetraisobutiltiuram; hexasulfuro de
dipentametilentiuram; disulfuro de tetrametiltiuram; sulfuro de
dipiridiletilo; disulfuro de tetrabenciltiuram; disulfuro de
diciclopentametilentiuram; disulfuro de bis(clorobencilo);
tetrasulfuro de dibutilo;
isooctil-3-mercaptopropionato;
mercaptosuccinato de dioctilo;
p-cloro-bencil-mercaptano;
mercaptobenzotiazol; ácido 2-mercaptobenzoico;
tioacetaldehído; tioacetamida; difeniltiourea;
2-amino-5-sulfanilil-tiazol;
tiofenilamina; tiofeno-diyoduro de
\beta-aminonaftaluro tioglicólico;
2-aminotiazol; sulfinamida de
N-oxidietilen-2-benzotiazol;
N,N-dietiltiourea;
1,3-dibutiltiourea; disulfuro de difenilo;
ditiobisbenzotiazol; sulfuro de dibencilo; tionafteno;
2(morfolinotio)benzotiazol; dimercaptobenzotiazol;
4,4-ditiomorfolina;
4,4'-tiobis(6-terc-butil-m-cresol);
4,4'tiobis(2-metil-6-terc-butilfenol);
2,4-dimercapto-1,3,4-tiodiazol;
dimetilsulfona; tetrasulfuro de dipentametilentiouramilo;
diclorodifenilsulfona;
hexa(3-mercaptopropionato) de
dipentaeritritol; 4,4-diaminodifenilsulfona;
butilbencilsulfonamida; dibencilsulfona, disulfuro de dibencilo;
ácido tiosalicílico; tionalida
(aminoftaluro-\beta-tioglicólico).
Otras sustancias orgánicas que llevan azufre que se pueden utilizar
en la práctica de la presente invención incluyen, pero no se
limitan a, monosulfuro de tetrametiltiotiouram; ácido
ditiodipropiónico;
bis(4-aminofenilo)sulfona y
monoclorodifenilsulfona.
Se contempla que en la práctica de la presente
invención, tal como se describe en el presente documento y se
reivindica en las reivindicaciones adjuntas, pueden utilizarse
varios granos abrasivos que incluyen mezclas de granos abrasivos de
diferente composición y/o estructura y/o tamaño. Los granos
abrasivos que se pueden utilizar en la práctica de la presente
invención incluyen, pero no se limitan a, alúmina fundida, alúmina
sol-gel, alúmina sol-gel sembrada,
alúmina sol-gel sinterizada, carburo de silicio,
carburo de boro cúbico, diamantes, nitruro de boro hexagonal,
carburo de titanio, nitruro de aluminio y alúmina microcristalina.
El abrasivo de alúmina sol-gel sinterizada que se
puede utilizar en la presente invención puede ser un
sol-gel sinterizado, policristalino, arena abrasiva
de alúmina alfa de alta densidad (es decir, al menos un 95% de la
densidad teórica).
Pueden usarse en la práctica de la presente
invención tamaños de granos abrasivos o arena abrasiva de un amplio
intervalo, incluyendo, pero no limitándose a, por ejemplo a tamaños
de malla de 24 a 220 en el tamaño de malla estándar de los
EE.UU.
La matriz vítrea según la presente invención se
produce a partir de una composición precursora de matriz vítrea que
es una mezcla de materiales que al cocinar forma la matriz vítrea
que aglomera el grano abrasivo del artículo abrasivo. Esta matriz
vítrea, conocida también en la técnica como fase vítrea, aglomerante
vítreo, aglomerante cerámico o aglomerante de cristal, puede
formarse a partir de una combinación o mezcla de óxidos y silicatos
que al calentarse a altas temperaturas (por ejemplo, temperatura de
cocimiento) reaccionan y/o se fusionan o puede formarse a partir de
partículas de frita que se funden juntas. La frita es una forma bien
conocida de material vítreo, cerámico o vidrioso que se produce a
partir de óxidos y silicatos, y que al calentarse a altas
temperaturas se funde para formar una matriz vítrea. Primariamente,
los óxidos y silicatos en la composición precursora de la matriz
vítrea pueden ser materiales tales como óxidos de metales,
silicatos de metales y sílice. La matriz vítrea puede, por ejemplo,
tener una composición basada en óxidos que incluye cualquier o
todos de entre dióxido de silicio, óxido de titanio, óxido de
aluminio, óxido de hierro, óxido de potasio, óxido de sodio, óxido
de calcio, óxido de bario, óxido bórico y óxido de magnesio. Pueden
utilizarse temperaturas, por ejemplo, en el intervalo de desde
1000ºF hasta 2500ºF para formar la matriz vítrea que aglomera el
grano abrasivo en la práctica de la presente invención. Se refiere
a tal calentamiento comúnmente como una etapa de cocimiento o
cocimiento, y se lleva a cabo normalmente en un horno para vidrio o
en un horno metalúrgico en el que las temperaturas y los tiempos
empleados para el cocimiento del artículo abrasivo se controlan
según tales factores como el tamaño y la forma del artículo
abrasivo, la composición y la estructura del grano abrasivo y la
composición precursora de la matriz vítrea. Pueden utilizarse
condiciones de cocimiento de temperatura, tiempo y atmósfera bien
conocidas en la técnica para realizar artículos abrasivos con
aglomerante vítreo (por ejemplo, muelas abrasivas) en la práctica
de la presente invención. En la práctica de la presente invención se
desea que la matriz vítrea y la composición precursora de la matriz
vítrea no reaccionen con el grano abrasivo de un modo que tuviera
un efecto negativo sobre la composición, la estructura y las
propiedades del grano
abrasivo.
abrasivo.
El artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la invención que se da a conocer en el presente documento y que se
reivindica en las reivindicaciones adjuntas tiene poros abiertos.
Sin embargo, se reconoce que dicho artículo puede contener, en
cierta medida, poros cerrados. Una condición bien conocida en la
técnica. La porosidad (es decir, la cantidad y el tipo de poros) en
el artículo abrasivo con aglomerante vítreo puede variarse y
controlarse en el proceso de fabricación del artículo abrasivo según
el uso que se pretende para el artículo. De este modo, en la
técnica de los artículos abrasivos con aglomerante vítreo (por
ejemplo, muelas abrasivas) se conoce tener cantidades variables de
poros abiertos y de poros cerrados que van desde pocos o ningún poro
cerrado con la porosidad restante siendo poros abiertos, hasta un
alto contenido de poros cerrados y pocos o ningún poro abierto. En
la práctica de la presente invención se prefiere tener altas
cantidades de poros abiertos (por ejemplo, un 65% porosidad abierta,
expresado como porcentaje en volumen del artículo) en el artículo
abrasivo con aglomerante vítreo.
El tamaño, la cantidad y la distribución de los
poros en los artículos abrasivos con aglomerante vítreo pueden
influenciarse por la inclusión deliberada de materiales que
produzcan o que contengan vacíos, refiriéndose a tales materiales en
la técnica como "inductores de poros". Los inductores de poros
pueden crear poros abiertos, es decir, vacíos en el aglomerado
final; o poros cerrados, es decir, vacíos dentro de los propios
inductores de poros que están presentes en el aglomerado
vitrificado. En general, la porosidad de células cerradas se
produce mediante inductores de poros inorgánicos tales como
partículas huecas realizadas la forma de las cuales se mantiene tras
el cocimiento del artículo abrasivo con aglomerante vítreo (por
ejemplo, una muela abrasiva), para formar poros de células o vacíos
separados, no interconectados en el artículo abrasivo.
La porosidad de células abiertas en artículos
abrasivos con aglomerante vítreo (por ejemplo, muelas abrasivas) se
produce generalmente por inductores de poro orgánicos que se
volatilizan y/o se descomponen durante el cocimiento para vitrificar
la aglomeración. Pueden emplearse en la práctica de la presente
invención varios materiales, bien conocidos en la técnica, como
inductores de poros orgánicos que producen células abiertas, para
crear la porosidad en el artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la presente invención. Tales inductores de poros orgánicos
pueden incluir, pero no se limitan a, por ejemplo tales materiales
como cáscaras de nueces machacadas, polímeros sintéticos, resinas,
harina de madera y compuestos y sustancias orgánicas que se funden
y se descomponen a altas temperaturas (por ejemplo, por encima de
50ºC). En general es más fácil trabajar con inductores de poros
orgánicos sólidos para la fabricación de artículos abrasivos con
aglomerante vítreo (por ejemplo, muelas abrasivas) y por tanto se
prefieren en la práctica de la presente invención. La estructura de
poro abierto de un artículo abrasivo con aglomerante vítreo,
formada por inductores de poro orgánicos, tiene en general una
amplia gama de tamaños y formas de poro distribuida en la matriz
vítrea. Según los artículos abrasivos con aglomerante vítreo según
la presente invención, es la estructura de poro abierto de ese
artículo la que contiene el impregnante.
La porosidad abierta del artículo abrasivo con
aglomerante vítreo (por ejemplo, una muela abrasiva) según la
invención que se describe en el presente documento y que se
reivindica en las reivindicaciones adjuntas puede variar en un
amplio intervalo con respecto al total y al tipo de porosidad (es
decir, de célula cerrada y abierta). La cantidad de poros o la
porosidad de un artículo abrasivo con aglomerante vítreo se expresa
normalmente como un porcentaje en volumen del volumen total del
artículo. De este modo, el artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la presente invención puede tener, por ejemplo, una porosidad
de célula abierta en un intervalo desde aproximadamente un 20% en
volumen hasta aproximadamente un 65% en volumen, preferiblemente en
el intervalo desde aproximadamente un 25% en volumen hasta
aproximadamente un 58% en volumen.
Se conoce en la técnica utilizar varios aditivos
en la fabricación de artículos abrasivos con aglomerante vítreo
para mejorar la facilidad de fabricación del artículo. Tales
aditivos pueden incluir, pero no se limitan a, llenadores,
aglomerantes temporales y adyuvantes de procesado. Estos aditivos,
en cantidades bien conocidas en la técnica, pueden utilizarse
opcionalmente en la práctica de la presente invención.
Pueden utilizarse aparatos bien conocidos en la
técnica para la fabricación del artículo abrasivo con aglomerante
vítreo según la presente invención. Pueden utilizarse técnicas de
mezclado y de combinación, condiciones y equipos convencionales bien
conocidos en la técnica para producir el artículo abrasivo con
aglomerante vítreo que se da a conocer en el presente documento y
que se reivindica en las reivindicaciones adjuntas. Pueden
utilizarse las técnicas, las condiciones y el equipo para preparar
la mezcla de grano abrasivo, el precursor de aglomerante vítreo y
los aditivos (por ejemplo, aglomerantes temporales, inductores de
poros, etc.) y para prensar la mezcla para producir un artículo
abrasivo moldeado en frío. Puede utilizarse el secado del artículo
abrasivo moldeado en frío antes del cocimiento para eliminar agua o
disolventes orgánicos introducidos normalmente en el artículo con
el aglomerante temporal. Tras el secado, el artículo moldeado en
frío, denominado normalmente el artículo o muela verde, puede
someterse a altas temperaturas, por ejemplo desde 1000ºF hasta
2500ºF, para formar la matriz vítrea que aglomera el grano abrasivo
y que forma los poros del artículo y de este modo el artículo
abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo, muelas abrasivas).
Esta etapa de cocimiento se lleva a cabo normalmente en un horno
para vidrio o en un horno metalúrgico en el que el tiempo, la
temperatura, y la secuencia de calentamiento (es decir, la
secuencia de temperatura con el tiempo) se controlan o se controlan
variablemente. Pueden utilizarse condiciones de cocimiento bien
conocidas en la técnica en la práctica de la presente
invención.
Según la presente invención al menos una parte de
los poros abiertos del artículo abrasivo con aglomerante vítreo
(por ejemplo, muelas abrasivas) contienen un impregnante tal como se
da a conocer en el presente documento y tal como se reivindica en
las reivindicaciones adjuntas. Ese impregnante puede introducirse en
poros abiertos mediante varios métodos. Un tal método implica
generalmente poner en contacto un artículo abrasivo con aglomerante
vítreo calentado con un impregnante fundido. De este modo, por
ejemplo, en una variación de tal método a) se calienta el artículo
abrasivo con aglomerante vítreo a una temperatura igual o
preferiblemente superior al, en algunos casos sólo ligeramente
superior al, punto de fusión de cualquier y todos los componentes
de las sustancias orgánicas que llevan azufre, insolubles en agua,
del impregnante pero por debajo de la temperatura de descomposición
de dicha sustancia orgánica, b) se calienta el impregnante a una
temperatura al o por encima del punto de fusión de cualquier y
todos los componentes de las sustancias orgánicas que llevan azufre,
insolubles en agua, del impregnante, pero por debajo de la
temperatura de descomposición de dichos componentes, preferiblemente
a una temperatura que hace que el impregnante sea bastante fluido
para producir un baño de impregnante, c) se sumerge el artículo
abrasivo con aglomerante vítreo al menos parcialmente en el baño de
impregnante, d) se mantiene sumergido el artículo el tiempo
suficiente como para maximizar la impregnación de los poros
abiertos, y, ventajosamente, se altera la orientación del artículo
en el baño impregnante intermitentemente o continuamente durante el
periodo de inmersión para facilitar la impregnación de poros
abiertos a través del artículo y e) se retira entonces el artículo
del baño. Puede ser deseable, en algunos casos, que la temperatura
del baño de impregnante fundido sea mayor que aquella del artículo
calentado para prevenir o reducir la pérdida de calor del artículo
durante el proceso de impregnación. Además, puede utilizarse el uso
de presiones por encima o por debajo de la presión atmosférica en
métodos para impregnar muelas abrasivas con aglomerante vítreo con
el impregnante de la invención. Por ejemplo, pueden contenerse la
muela y el baño en un entorno por debajo de la presión atmosférica
para eliminar el aire de los poros abiertos del aglomerante,
reduciendo la resistencia a la penetración en los poros del
impregnante. Por el contrario, pueden contenerse la muela y el baño
en un entorno por encima de la presión atmosférica para forzar el
impregnante al interior de los poros del aglomerante, expulsando el
aire. Al retirar el artículo del baño de impregnante fundido se
escurre el exceso de impregnante fundido en la superficie del
artículo y se enfría el artículo hasta por debajo de la temperatura
de fusión del impregnante. La temperatura específica a la que se
calientan el artículo abrasivo con aglomerante vítreo y el
impregnante dependerán del punto de fusión y las temperaturas de
descomposición de los componentes o el componente de la sustancia
orgánica que lleva azufre, insoluble en agua, del impregnante.
En otra variación de un método para introducir el
impregnante en los poros del aglomerante, se hace fluir o se vierte
impregnante calentado al o por encima del punto de fusión pero por
debajo de la temperatura de descomposición de cualquier y todos los
componentes de la sustancia orgánica que lleva azufre, insoluble en
agua, sobre la superficie del artículo abrasivo con aglomerante
vítreo calentado que gira lentamente, estando la temperatura del
artículo calentado al o por encima del punto de fusión de cualquier
y todos los componentes de la sustancia orgánica que lleva azufre,
insoluble en agua, del impregnante, pero por debajo de la
temperatura de descomposición de tales componentes, durante un
tiempo prescrito, continuándose la rotación del artículo abrasivo
con aglomerante vítreo para escurrir el exceso de impregnante de la
superficie de la muela y enfriándose el artículo abrasivo con
aglomerante vítreo y el impregnante en su interior, con o sin la
rotación del artículo a una temperatura por debajo del punto de
fusión de todos los componentes de la sustancia orgánica que lleva
azufre, insoluble en agua, del impregnante.
Pueden emplearse otros métodos en la producción
del artículo abrasivo con aglomerante vítreo según la invención que
se da a conocer en el presente documento y que se reivindica en las
reivindicaciones adjuntas incluyendo el contacto entre un artículo
abrasivo con aglomerante vítreo (por ejemplo, una muela abrasiva) y
una disolución de disolvente del impregnante según la presente
invención que se da a conocer y que se reivindica y eliminando
después el disolvente del artículo abrasivo con aglomerante vítreo.
Tal como se emplea según el artículo abrasivo con aglomerante vítreo
que se da a conocer en el presente documento y que se reivindica en
las reivindicaciones adjuntas, se pretende que el impregnante que
se da a conocer y que se reivindica sea tal como existe en los
poros abiertos de dicho artículo abrasivo en el momento en que
dicho artículo abrasivo esté disponible para su uso pretendido y que
no se referirá ni tendrá
relación con los medios por los que dicho impregnante se incorpora en los poros abiertos de dicho artículo abrasivo.
relación con los medios por los que dicho impregnante se incorpora en los poros abiertos de dicho artículo abrasivo.
Se requiere que el artículo abrasivo con
aglomerante vítreo según la presente invención tenga una pluralidad
de poros abiertos y que al menos una parte de dichos poros contengan
un impregnante tal como el que se describe en el presente documento
y que se reivindica en las reivindicaciones adjuntas. La frase
"al menos una parte de dichos poros que contengan un
impregnante" se refiere a y tiene relación con la cantidad de
poros abiertos que contienen un impregnante según la presente
invención así como a la cantidad de impregnante según la presente
invención en cada poro abierto. De este modo, según la presente
invención a) la cantidad de poros abiertos que contienen un
impregnante, y b) la cantidad de impregnante en cada poro abierto
puede variar en un amplio intervalo. La cantidad de dicho
impregnante contenida en cada poro abierto puede variar de modo
continuo o discontinuo a través del volumen del artículo abrasivo
con aglomerante vítreo que se da a conocer en el presente documento
y que se reivindica en las reivindica-
ciones adjuntas. Se contempla, pero no se prefiere, que al menos algunos poros abiertos no contengan un impregnante.
ciones adjuntas. Se contempla, pero no se prefiere, que al menos algunos poros abiertos no contengan un impregnante.
La invención del artículo abrasivo con
aglomerante vítreo tal como se da a conocer en el presente
documento y se reivindica en las reivindicaciones adjuntas puede
tomar varias formas y estructuras según el uso que se pretende para
el artículo abrasivo. Ejemplos de tales formas y estructuras
incluyen, pero no se limitan a, muelas abrasivas, segmentos
abrasivos de rectificado que pueden utilizarse para construir una
herramienta abrasiva o de rectificado, un artículo abrasivo
segmentado, un artículo abrasivo en forma de copa, muelas abrasivas
con soporte, muelas abrasivas en forma de cono, barras abrasivas y
herramientas abrasivas con aglomerante vítreo con formas específicas
(es decir, herramientas abrasivas con aglomerante vítreo conformadas
para utilizarse en operaciones de abrasión específicas).
La presente invención se describirá ahora
adicionalmente en los siguientes ejemplos no limitativos en los
que, a menos que se indique lo contrario, las cantidades y los
porcentajes son en peso, la temperatura en grados Fahrenheit, el
tiempo en minutos, las medidas lineales en pulgadas, el tamaño de
malla o de grano en tamaño de malla estándar de los EE.UU., y en
los que:
1) El CUBITRON 321 es un grano abrasivo de
alúmina sol-gel que se obtiene de la Minnesota
Mining and Manufacturing Company. CUBITRON es una marca registrada
de la Minnesota Mining and Manufacturing Company;
2) La resina 3029 UF es una resina de composición
con un 65% en peso de resina de urea-formaldehído y
un 35% en peso de agua;
3) Las CRUNCHLETS CR 20 son partículas que
contienen azúcar y almidón, teniendo las partículas una razón de
peso entre el azúcar y el almidón de 78,5 a 21,5 y un tamaño de
partícula en el intervalo de 16 a 45 de malla, obtenido de Custom
Industries Inc. CRUNCHLETS es una marca registrada de Custom
Industries Inc.;
4) NORLIG es una disolución acuosa al 50% de
lignosulfonato de calcio obtenida de LignoTech USA. NORLIG es una
marca registrada de LignoTech USA.
5) El aglomerado de doble malla AD 6 es un
material de cáscaras vegetales molidas que tiene un tamaño de
partícula en el intervalo de 20 a 40 de malla que se obtiene de
Agrashell Inc. y
6) El aglomerante (precursor de la matriz vítrea)
tiene una composición basada en un % molar de óxido de
| Óxido | Aglomerante A | Aglomerante B | Aglomerante C | Aglomerante D | Aglomerante E |
| SiO_{2} | 63,32 | 61,75 | 67,39 | 53,56 | 79,52 |
| Al_{2}O_{3} | 10,96 | 10,68 | 13,56 | 13,46 | 8,94 |
| TiO_{2} | 0,33 | 2,80 | 0,70 | 0,21 | 0,13 |
| Fe_{2}O_{3} | 0,13 | 0,07 | 0,14 | 0,14 | 0,26 |
| B_{2}O_{3} | 5,12 | 5,01 | 4,08 | 19,44 | 0 |
| K_{2}O | 3,79 | 3,74 | 3,65 | 2,21 | 2,74 |
| Na_{2}O | 4,25 | 4,14 | 3,37 | 10,68 | 1,50 |
| Li_{2}O | 4,98 | 4,81 | 0 | 0 | 0 |
| CaO | 3,85 | 3,81 | 3,79 | 0,14 | 1,57 |
| MgO | 3,06 | 3,00 | 3,30 | 0,14 | 5,35 |
| BaO | 0,20 | 0,20 | 0 | 0 | 0 |
Método Nº 1: Se combinaron los componentes de la
formulación de la siguiente manera según los porcentajes provistos
en la formulación. Cuando se utilizaron dos o más granos abrasivos
de composición química, estructura física y propiedades y tamaños
diferentes, se mezclaron con anterioridad a las siguientes etapas.
Se mezclaron el grano abrasivo, la resina 3029 UF y etilenglicol,
hasta lograr un recubrimiento uniforme del grano abrasivo. A la
mezcla resultante se le añadió con agitación una combinación de la
mezcla de aglomerante y polvo de dextrina y se continuó la mezcla
hasta obtener una mezcla uniforme. Esto fue seguido de la adición
con agitación de partículas de CRUNCHLETS CR 20 hasta conseguir una
mezcla uniforme. La mezcla resultante se cribó para eliminar
terrones indeseados y se colocó una cantidad predeterminada de la
mezcla en la cavidad de un molde de acero con la forma y el tamaño
aproximado de la muela que se iba a producir. Tras distribuir
uniformemente la mezcla en la cavidad del molde, se prensó en frío
para compactar la mezcla a las dimensiones de la cavidad del molde.
Se retiró entonces del molde la mezcla compactada (es decir, la
muela verde) y se sometió a un ciclo de secado calentando la muela
verde desde temperatura ambiente hasta 275ºF durante 13 horas, y
enfriándola al aire ambiente hasta temperatura ambiente. Se
proporcionó entonces a la muela verde seca un ciclo de cocimiento
en aire desde temperatura ambiente hasta 1650ºF a lo largo de 11
horas, se mantuvo a 1650ºF durante 12 horas, se calentó desde 1650ºF
hasta 2100ºF a lo largo de 6,5 horas y se mantuvo a 2100ºF durante 3
horas. Se enfrió entonces la muela al aire ambiente hasta
temperatura ambiente a lo largo de 27,5 horas. Se ajustó entonces
la muela al tamaño deseado.
Método Nº 2: El mismo que el método Nº 1, excepto
en que se sustituyó el almidón por los CRUNCHLETS CR 20 del método
Nº 1 y se proporcionó a la muela verde un ciclo de cocimiento en
aire desde temperatura ambiente hasta 1650ºF a lo largo de 11
horas, se mantuvo a 1650ºF durante 12 horas, se calentó desde 1650ºF
hasta 2300ºF a lo largo de 9,5 horas y se mantuvo a 2300ºF durante 3
horas. Se enfrió entonces la muela al aire ambiente hasta
temperatura ambiente a lo largo de 27,5 horas y se ajustó la muela
enfriada al tamaño deseado.
Método Nº 3: Se combinaron los componentes de la
formulación de la siguiente manera según los porcentajes que se
proporcionan en la formulación. Se mezclaron los granos abrasivos
de diferentes tamaños para formar una mezcla uniforme de granos
abrasivos. Se mezcló entonces el aglomerado de doble malla AD 6 con
la mezcla de grano abrasivo para formar una mezcla uniforme. Se
añadieron entonces con agitación NORLIG y agua a la mezcla
resultante y continuó la mezcla hasta que las superficies de los
granos abrasivos se habían recubierto de manera sustancialmente
uniforme. Se mezclaron rigurosamente la dextrina y el aglomerante,
añadiéndose la mezcla resultante con agitación al grano abrasivo
recubierto hasta obtener una mezcla uniforme y se colocó una
cantidad predeterminada de la mezcla resultante en una cavidad de
un molde de acero con la forma y el tamaño aproximado de la muela
abrasiva que se va a producir. Tras distribuir la mezcla
uniformemente en la cavidad se prensó en frío la mezcla para
compactarla a las dimensiones de la cavidad del molde. Se retiró
entonces del molde la mezcla compactada (es decir, la muela verde)
y se sometió a un ciclo de secado calentando la muela verde desde
temperatura ambiente hasta 275ºF durante 13 horas, y enfriándola al
aire ambiente hasta temperatura ambiente. Se proporcionó entonces a
la muela verde un ciclo de cocimiento en aire calentándola desde
temperatura ambiente hasta 1650ºF a lo largo de 11 horas,
manteniéndola a 1650ºF durante 12 horas, calentándola desde 1650ºF
hasta 2000ºF a lo largo de 5 horas y manteniéndola a 2000ºF durante
3 horas. Se enfrió
entonces al aire ambiente hasta temperatura ambiente a lo largo de 27,5 horas y se ajustó entonces al tamaño deseado.
entonces al aire ambiente hasta temperatura ambiente a lo largo de 27,5 horas y se ajustó entonces al tamaño deseado.
En los siguientes ejemplos, se menciona el tamaño
de la muela como diámetro x anchura x calibre.
| \hskip3,5cm Formulación | |
| CUBITRON 321 abrasivo grano 60 | 30,0 |
| Alúmina fundida 9A grano 60 | 70,0 |
| Resina 3029 UF | 2,8 |
| Aglomerante A | 12,0 |
| Dextrina | 3,0 |
| Etilenglicol | 0,4 |
| CRUNCHLETS CR 20 | 2,5 |
| Método para producir la muela: Método Nº 1 | |
| Tamaño de la muela 14 x 0,5 x 5,0 pulgadas |
\vskip1.000000\baselineskip
| \hskip3,5cm Formulación | |
| Alúmina fundida 2A grano 60 | 40,0 |
| Alúmina fundida 9A grano 60 | 60,0 |
| Aglomerante B | 12,0 |
| Resina 3029 UF | 2,4 |
| Dextrina | 2,0 |
| Etilenglicol | 0,2 |
| Almidón | 0,3 |
| Método para producir la muela: Método Nº 2 | |
| Tamaño de la muela 14 x 0,5 x 5,0 pulgadas |
| \hskip3,5cm Formulación | |
| Alúmina fundida 12A grano 80 | 100,0 |
| Aglomerante C | 12,3 |
| Resina 3029 UF | 2,4 |
| Dextrina | 2,0 |
| Etilenglicol | 0,2 |
| Almidón | 0,4 |
| Método para producir la muela: Método Nº 2 | |
| Tamaño de la muela 12 x 1,0 x 3,0 pulgadas |
\vskip1.000000\baselineskip
| \hskip3,5cm Formulación | |
| Alúmina fundida 12A grano 36 | 34,0 |
| Alúmina fundida 12A grano 46 | 33,0 |
| Alúmina fundida 12A grano 54 | 33,0 |
| Aglomerante D | 14,58 |
| Agua | 0,98 |
| NORLIG | 2,39 |
| Dextrina | 2,00 |
| Aglomerado de doble malla AD 6 | 3,01 |
| Método para producir la muela: Método Nº 3 | |
| Tamaño de la muela 12 x 1,0 x 5,0 pulgadas |
\vskip1.000000\baselineskip
| \hskip3,5cm Formulación | |
| Alúmina fundida 9A grano 36 | 34,0 |
| Alúmina fundida 9A grano 46 | 33,0 |
| Alúmina fundida 9A grano 54 | 33,0 |
| Aglomerante D | 14,58 |
| Agua | 0,98 |
| NORLIG | 2,39 |
| Dextrina | 2,00 |
| Aglomerado de doble malla AD 6 | 3,01 |
| Método para producir la muela: Método Nº 3 | |
| Tamaño de la muela 12 x 1,0 x 5,0 pulgadas |
\vskip1.000000\baselineskip
| \hskip3,5cm Formulación | |
| Carburo de silicio grano 90 | 100,0 |
| Aglomerante E | 19,58 |
| Resina 3029 UF | 5,30 |
| Etilenglicol | 0,70 |
| Dextrina | 2,39 |
| Aglomerado de doble malla AD 6 | 4,19 |
| Método para producir la muela: Método Nº 2 | |
| Tamaño de la muela 12 x 1,0 x 5,0 pulgadas |
Los ejemplos de muelas abrasivas impregnadas
mencionadas a continuación se prepararon de la manera siguiente. La
muela abrasiva que se iba a impregnar, teniendo una configuración
similar a un anillo, se calentó rigurosa y uniformemente a una
temperatura al menos aproximadamente 10ºC por encima del punto de
fusión del impregnante, y se colocó entonces inmediatamente en una
bandeja calentada con un lado plano apoyándose en el fondo interior
de la bandeja. Se vertió cuidadosamente entonces impregnante
fundido a la abertura central de la muela, pero no sobre la
superficie superior de la muela. Al absorberse el impregnante en la
muela, la superficie expuesta de la muela muestra una apariencia
húmeda. Cuando la superficie de la muela mostraba una apariencia
húmeda uniforme se retiró la muela de la bandeja, se volteó y se
suspendió sobre un sumidero hasta que el impregnante comenzaba a
escurrirse de la entonces superficie inferior de la muela. La muela
entonces se volteó de manera que la superficie expuesta
inicialmente era de nuevo la superficie superior y se colocó la
muela sobre un material absorbente, tal como tejido de algodón. La
muela entonces se volteó a intervalos que se aproximan al tiempo
transcurrido desde la retirada de la muela de la bandeja hasta que
el impregnante comenzó a escurrirse de la muela. Se continuó el
volteo de la muela hasta solidificarse el impregnante, momento en el
que se cesó el volteo y se apartó la muela impregnada.
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº A
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 1
- Impregnante - disulfuro de tetraetiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº B
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 2
- Impregnante - disulfuro de tetraetiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº C
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 3
- Impregnante - disulfuro de tetraetiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº D
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 4
- Impregnante - disulfuro de tetraetiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº E
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - disulfuro de tetraetiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº F
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - 1,3-dibutiltiourea
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº G
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - sulfinamida de N-oxidietilen-2-benzotiazol
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº H
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - N,N-dietiltiourea
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº I
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - disulfuro de tetraisobutiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº J
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - sulfuro de dibencilo
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº K
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 6
- Impregnante - disulfuro de tetraetiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº L
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - monoclorodifenilsulfona
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº M
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - 50% en peso de disulfuro de tetraetiltiuram y 50% en peso de disulfuro de tetraisobutiltiuram
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de muela abrasiva impregnada Nº N
- Ejemplo de muela abrasiva Nº 5
- Impregnante - ditiodipropionato de diestearilo.
Se siguieron los procedimientos de prueba
siguientes para realizar las pruebas de abrasión que se muestran en
la tabla a continuación.
Procedimiento de prueba Nº 1: Se montó la muela
abrasiva en una rectificadora de tipo universal y se realizó
rectificado de penetración a la velocidad específica de eliminación
de metal indicada (Q') sobre una pieza de trabajo de acero tubular
4145 de 10 x 0,51 x 3,18 cm (4 x 0,20 x 1,25 pulgadas) que tiene una
dureza Rockwell C de 52-54 girando a 60,96 metros
de área (200 pies de área) por minuto, usando una velocidad de
muela de 1718 rpm. Se utilizó el fluido de corte CIMSTAR® 40 diluido
con agua hasta una concentración de uso de aproximadamente un 2,5%
en la interfaz de abrasión durante la prueba. CIMSTAR es una marca
registrada de Milacron Inc. Se realizó cada prueba para eliminar
1,270 cm (0,500 pulgadas) del diámetro de la pieza de trabajo y se
realizaron mediciones del metal eliminado y el desgaste de la muela
para computar valores para la razón G.
Procedimiento de prueba Nº 2: Se montó la muela
abrasiva en una rectificadora plana y se realizó un rectificado de
superficie en el que la muela abrasiva rotando a 6000 pies de área
por minuto se forzó contra y se pasó sobre una superficie plana de
100 pulgadas cuadradas de un bloque de acero SAE 8617 a la
velocidad específica de eliminación de metal indicada (Q'). El
avance de la muela abrasiva hacia el bloque era por una distancia
incremental constante y la muela se cruzó a una profundidad
constante sobre el área del bloque. La interfaz entre la muela y el
bloque de acero se inundó con fluido de corte CIMTECH® 95 diluido
con agua hasta una concentración de uso de aproximadamente un 2,5%.
CIMTECH es una marca registrada de Milacron Inc. El fluido diluido
se recirculó a partir de un depósito a través de la interfaz muela
abrasiva/bloque de acero y de vuelta al depósito. Se realizaron
pases de abrasión repetidos sobre el bloque de acero para lograr la
velocidad específica de eliminación de metal indicada utilizando
diferentes velocidades de avance (avance incremental de la muela
hacia el bloque), los últimos cinco cruces de la rueda sobre el
bloque se realizaron ya sin avance adicional de la muela para
rebajar esfuerzos y eliminar deflexiones de la deformación elástica
de los soportes para la rueda y/o el bloque. Se midieron los
volúmenes de la muela abrasiva y del bloque de acero antes y
después de la prueba para determinar el volumen de reducción de la
muela abrasiva y el volumen de material eliminado del bloque de
acero. Las mediciones se realizaron en las mismas unidades para la
muela abrasiva y el bloque de acero. Se calculó entonces la razón G
dividiendo el volumen de muela abrasiva que se perdió entre el
volumen de acero que se eliminó del bloque.
Procedimiento de prueba Nº 3: El mismo que el
procedimiento de prueba Nº 2 excepto en que se utilizó una velocidad
de muela abrasiva de 4000 pies de área por minuto.
| Nº de prueba | Nº de muela | Nº de método de prueba | Q' | Razón G |
| 1 | 1 | 1 | 0,4 | 31,88 |
| 2 | 1 | 1 | 0,6 | 25,22 |
| 3 | 1 | 1 | 0,8 | 19,32 |
| 4 | A | 1 | 0,4 | 43,98 |
| 5 | A | 1 | 0,6 | 33,05 |
| 6 | A | 1 | 0,8 | 50,17 |
| 7 | 2 | 1 | 0,4 | 20,08 |
| 8 | 2 | 1 | 0,6 | 12,07 |
| 9 | 2 | 1 | 0,8 | 6,05 |
| 10 | B | 1 | 0,4 | 28,07 |
| 11 | B | 1 | 0,6 | 19,46 |
| 12 | B | 1 | 0,8 | 8,59 |
| 13 | 3 | 2 | 0,36 | 4,2 |
| 14 | 3 | 2 | 0,72 | 2,13 |
| 15 | 3 | 2 | 1,08 | 1,35 |
| 16 | C | 2 | 0,36 | 8,19 |
| 17 | C | 2 | 0,72 | 3,35 |
| 18 | C | 2 | 1,08 | 2,45 |
| 19 | 4 | 2 | 0,36 | 14,71 |
| 20 | 4 | 2 | 0,72 | 6,97 |
| 21 | 4 | 2 | 1,08 | 4,1 |
| 22 | D | 2 | 0,36 | 30,69 |
| 23 | D | 2 | 0,72 | 9,95 |
| 24 | D | 2 | 1,08 | 6,44 |
| 25 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 26 | E | 2 | 1,08 | 8,13 |
| 27 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 28 | F | 2 | 1,08 | 6,33 |
| 29 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 30 | G | 2 | 1,08 | 5,76 |
| 31 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 32 | H | 2 | 1,08 | 4,86 |
| 33 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 34 | I | 2 | 1,08 | 5,77 |
| 35 | 5 | 2 | 0,72 | 11,07 |
| 36 | J | 2 | 0,72 | 14,26 |
| 37 | 5 | 2 | 1,08 | 5,37 |
| 38 | J | 2 | 1,08 | 7,85 |
| 39 | 6 | 3 | 1,08 | 1,59 |
| 40 | K | 3 | 1,08 | 2,61 |
| 41 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 42 | L | 2 | 1,08 | 6,02 |
| 43 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 44 | M | 2 | 1,08 | 7,51 |
| 45 | 5 | 2 | 1,08 | 4,09 |
| 46 | N | 2 | 1,08 | 4,54 |
En la tabla 1 el Nº de muela al que se ha
proporcionado un valor numérico se refiere a una muela abrasiva con
aglomerante vítreo sin impregnar del ejemplo con el número
correspondiente, mientras que el Nº de muela con carácter alfabético
se refiere a la muela abrasiva con aglomerante vítreo impregnada
del ejemplo que tiene el carácter alfabético correspondiente.
Se puede determinar la mejora en el rendimiento
abrasivo comparando los valores de las razones G, obtenidas bajo
las mismas condiciones de pruebas de abrasión, para la muela
abrasiva sin impregnar y para la muela abrasiva impregnada y puede
expresarse como un cambio porcentual en razón G. Un cambio positivo
de porcentaje de razón G indicaría una mejora en el rendimiento
abrasivo mientras que un cambio negativo de porcentaje de razón G
indicaría una reducción en el rendimiento abrasivo. Cuanto mayor sea
el cambio de porcentaje de razón G mayor es la mejora en el
rendimiento abrasivo. El cambio de porcentaje de la razón G se
determina mediante la fórmula siguiente:
(G_{2}-G_{1})/G_{1} * 100
= % \ \text{cambio de razón
G}
en la
que:
G_{1} = razón G para la muela abrasiva sin
impregnar
G_{2} = razón G para la muela abrasiva
impregnada
| Nº de ejemplo para G1 | Nº de ejemplo para G1 | Q' | % Cambio de razón G |
| A | 1 | 0,4 | 37,95 |
| A | 1 | 0,6 | 31,05 |
| A | 1 | 0,8 | 159,68 |
| B | 2 | 0,4 | 39,79 |
| B | 2 | 0,6 | 61,23 |
| B | 2 | 0,8 | 41,98 |
| C | 3 | 0,36 | 95,00 |
| C | 3 | 0,72 | 57,23 |
| C | 3 | 1,08 | 81,48 |
| D | 4 | 0,36 | 108,63 |
| D | 4 | 0,72 | 42,75 |
| D | 4 | 1,08 | 57,07 |
| E | 5 | 1,08 | 98,78 |
| F | 5 | 1,08 | 54,77 |
| G | 5 | 1,08 | 40,83 |
| H | 5 | 1,08 | 18,83 |
| I | 5 | 1,08 | 41,08 |
| J | 5 | 0,72 | 29,82 |
| J | 5 | 1,08 | 46,18 |
| K | 6 | 1,08 | 64,15 |
| L | 5 | 1,08 | 47,19 |
| M | 5 | 1,08 | 83,62 |
| N | 5 | 1,08 | 11,00 |
Claims (41)
1. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo que
comprende una pluralidad de granos abrasivos, una matriz vítrea que
aglomera los granos abrasivos y que tiene distribuida en el
interior de la misma una pluralidad de poros abiertos, conteniendo
al menos una parte de dichos poros en su interior como impregnante
un material de rectificación que lleva azufre, caracterizado
porque dicho impregnante comprende al menos una sustancia orgánica
que lleva azufre insoluble en agua, teniendo dicha sustancia al
menos un enlace carbono-azufre, al menos
aproximadamente un 5% en peso de azufre y un punto de fusión de al
menos aproximadamente 30ºC, estando dicho punto de fusión al menos
10ºC por debajo de la temperatura de descomposición de la sustancia
y seleccionándose del grupo que consiste en sustancias orgánicas que
llevan azufre, con alquenilo, alquinilo, alquilarilo, arilalquilo,
alifáticas, aromáticas y cicloalifáticas, sustituidas y no
sustituidas y heterocíclicas sustituidas, o una mezcla de dichas
sustancias, estando dicho impregnante libre de un medio, diferente
de dicha sustancia, en el que se disuelva o disperse dicha
sustancia o mezcla de dichas sustancias.
2. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que el contenido en azufre es de al
menos aproximadamente un 10% en peso y en el que al menos una de
dichas sustancias tiene la fórmula general
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que
consiste en grupos alquilo, cicloalquilo, arilo, alquilarilo y
arilalquilo y x es desde 1 hasta
6.
3. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que el contenido en azufre es de al menos
aproximadamente un 10% en peso y en el que al menos una de dichas
sustancias es un sulfuro seleccionado del grupo que consiste en
monosulfuro y polisulfuro alifáticos, aromáticos, cicloalifáticos,
alifáticos sustituidos con arilo y aromáticos sustituidos con
alquilo.
4. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1 en el que al menos una de dichas sustancias se
selecciona del grupo que consiste en mercaptoácidos, derivados de
mercaptoácidos, tioácidos, derivados de tioácidos, tiourea
sustituida, sulfonas y tiazoles.
5. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que el punto de fusión de la sustancia
está al menos 20ºC por debajo de la temperatura de descomposición
de la sustancia.
6. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que la sustancia tiene un contenido en
azufre en el intervalo de desde aproximadamente un 15% hasta
aproximadamente un 60% en peso y el punto de fusión está al menos
20ºC por debajo de la temperatura de descomposición de la
sustancia.
7. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que el punto de fusión está en el
intervalo de desde aproximadamente 30ºC hasta aproximadamente
500ºC.
8. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que la sustancia tiene un contenido en
azufre en el intervalo de desde aproximadamente un 15% hasta
aproximadamente un 60% en peso, un punto de fusión en el intervalo
de desde aproximadamente 40ºC hasta aproximadamente 250ºC y el
punto de fusión está al menos 20ºC por debajo de la temperatura de
descomposición de la sustancia.
9. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo según
la reivindicación 1, en el que dicha sustancia tiene un contenido
en azufre en el intervalo de desde aproximadamente un 15% hasta
aproximadamente un 60% en peso, un punto de fusión en el intervalo
de desde aproximadamente 40ºC hasta aproximadamente 250ºC, estando
el punto de fusión al menos 20ºC por debajo de la temperatura de
descomposición de la sustancia y contiene adicionalmente al menos
un enlace carbono-halógeno.
10. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 1, en el los granos abrasivos se
seleccionan del grupo que consiste en granos abrasivos de
cualquiera de entre alúmina fundida, alúmina sol-gel
y carburo de silicio y mezclas de tales granos abrasivos.
11. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que R_{1}, R_{2}, R_{3} y
R_{4} son alquilo que tiene desde 1 hasta 4 átomos de
carbono.
12. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que al menos una de dichas
sustancias es disulfuro de tetraetiltiuram.
13. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que R_{1}, R_{2}, R_{3} y
R_{4} son grupos cicloalquilo.
14. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que R_{1}, R_{2}, R_{3} y
R_{4} son grupos arilo.
15. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que R_{1}, R_{2}, R_{3} y
R_{4} son grupos arialquilo.
16. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que R_{1}, R_{2}, R_{3} y
R_{4} son bencilo.
17. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que x es desde 1 hasta 4.
18. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que los granos abrasivos se
seleccionan del grupo que consiste en granos abrasivos de
cualquiera de alúmina fundida, alúmina sol-gel y
carburo de silicio y mezclas de tales granos abrasivos.
19. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias es un monosulfuro alifático.
20. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias es un polisulfuro alifático.
21. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias es un monosulfuro aromático.
22. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias es un polisulfuro aromático.
23. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias es polisulfuro de arialquilo.
24. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias es un monosulfuro de arialquilo.
25. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que al menos una de dichas
sustancias se selecciona del grupo que consiste en monosulfuros y
polisulfuros de alquilo, arilo, arialquilo y alquilarilo sustituidos
con halógeno.
26. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que los granos abrasivos se
seleccionan del grupo que consiste en granos abrasivos de
cualquiera de alúmina fundida, alúmina sol-gel y
carburo de silicio y mezclas de tales granos abrasivos.
27. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias se selecciona del grupo que consiste en mercaptoácidos
alifáticos y derivados que llevan azufre de los mismos.
28. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias se selecciona del grupo que consiste en mercaptoácidos
aromáticos y derivados que llevan azufre de los mismos.
29. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias se selecciona del grupo que consiste en tioácidos
alifáticos y derivados que llevan azufre de los mismos.
30. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias se selecciona del grupo que consiste en tioácidos
aromáticos y derivados que llevan azufre de los mismos.
31. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias es una tiourea alifática.
32. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias es una tiourea aromática.
33. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias es una arialquiltiourea.
34. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias es una cicloalquiltiourea.
35. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias es una sulfona alifática.
36. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que al menos una de dichas
sustancias es una sulfona aromática.
37. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que los granos abrasivos se
seleccionan del grupo que consiste en granos abrasivos de
cualquiera de alúmina fundida, alúmina sol-gel y
carburo de silicio y mezclas de tales granos abrasivos.
38. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 1, en el que la porosidad abierta está en
el intervalo de desde aproximadamente un 20% hasta aproximadamente
un 65% en volumen.
39. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 2, en el que la porosidad abierta está en
el intervalo de desde aproximadamente un 20% hasta aproximadamente
un 65% en volumen.
40. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 3, en el que la porosidad abierta está en
el intervalo de desde aproximadamente un 20% hasta aproximadamente
un 65% en volumen.
41. Artículo abrasivo con aglomerante vítreo
según la reivindicación 4, en el que la porosidad abierta está en
el intervalo de desde aproximadamente un 20% hasta aproximadamente
un 65% en volumen.
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