ES2374564T3 - Cuerpo abrasivo y su fabricación. - Google Patents

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Abstract

Cuerpo abrasivo parta herramientas de pulido, estando formado el cuerpo abrasivo por granos abrasivos unidos entre si con unión cinematica de material por medio de un aglomerante, que posee al menos aproximadamente un contorno exterior esferico, caracterizado porque los granos abrasivos estan unidos con una resina sintetica como resina fenólica, poliuretano, resina epoxidica, resina de urea o polivinilbutiral (PVB) y porque los cuerpos abrasivos poseen una porosidad de al menos el 35 por ciento.

Description

Cuerpo abrasivo y su fabricaci6n
El invento se refiere a un cuerpo abrasivo con preferencia de una herramienta de pulido, tratandose en especial de herramientas de pulido en las que el cuerpo abrasivo esta fijado con uni6n cinematica de material a un soporte. Los 5 soportes pueden ser con preferencia flexibles y las herramientas de pulido se pueden configurar con la forma de por ejemplo cintas o plaquitas (pads).
A traves del documento DE 26 08 273 A se conoce un a herramienta de pulido con forma de hoja o de cinta asi como un procedimiento y un dispositivo para la fabricaci6n de estas herramientas de pulido. Ademas, en el se hace la observaci6n de que en una herramienta de pulido de esta clase se deben utilizar cuerpos abrasivos con forma esferica mezclados en
10 todo su diametro con aglomerantes organicos.
La fabricaci6n de estos cuerpos abrasivos debe tener lugar, de acuerdo con esta doctrina conocida, de tal modo, que a partir de una suspensi6n creada con los granos abrasivos y una matriz de aglomerante organico se preparan en un recipiente de agitaci6n en el interior de la suspensi6n cuerpos abrasivos esfericos formados por una gran cantidad de granos abrasivos, que al mismo tiempo se mantiene en suspensi6n por medio de la agitaci6n. Los cuerpos abrasivos con
15 forma de gota formados por una gran cantidad de granos abrasivos son aglomerados en la suspensi6n por medio del aglomerante. Una vez que los cuerpos abrasivos esfericos alcanzan en la suspensi6n una resistencia suficiente, se deben separar estos de los componentes liquidos, por ejemplo por decantado u otros procedimientos.
Despues se pueden limpiar exteriormente los cuerpos abrasivos esfericos con un disolvente y a continuaci6n se secan, quedando entonces disponibles para la fabricaci6n de herramientas de pulido.
20 Con la introducci6n de aire o de un medio propulsor en la suspensi6n se puede crear en las gotas con forma esferica, que forman los cuerpos abrasivos, una pequena porosidad, que en cualquier caso debe formar menos de un 35 % de poros cerrados, debiendo configurar, con preferencia un margen del 7 % al 15 % del volumen, como poros cerrados.
En la doctrina expuesta en el documento DE 26 08 273 A se pueden obtener, por lo tanto, cuerpos abrasivos con potencial de diametro exterior muy limitado hacia abajo y, ademas, los cuerpos abrasivos asi obtenidos se fabrican s6lo
25 con fracciones de granos abrasivos relativamente grandes. De manera explicita se nombran 200 Im como diametro exterior mas pequeno de los cuerpos abrasivos y 3 Im como tamano medio mas pequenos de los granos abrasivos.
Con estas herramientas de pulido, fabricadas con cuerpos abrasivos correspondientes, no es, sin embargo, posible el tratamiento de lijado muy fino de superficies de diferentes piezas, como el que se desea en especial en el tratamiento, respectivamente el acabado de capas decorativas de laca y ello en especial en la construcci6n de vehiculos.
30 Ademas, la vida util de estas herramientas de pulido es limitada.
En el documento WO 01/85393 A se divulgan objetos de pulido, que se componen siempre de cuerpos abrasivos formados por granos abrasivos. Estos granos abrasivos estan unidos entre si con uni6n cinematica de material por medio de un aglomerante ceramico. Estos objetos de pulido se utilizan por ejemplo para el tratamiento de superficies de vidrio
Cada cuerpo abrasivo posee una porosidad formada por la incorporaci6n de un aglomerante organico, que se elimina por 35 combusti6n. El producto utilizable como objeto de pulido s6lo posee entonces el aglomerante ceramico.
El objeto del invento es fabricar los cuerpos abrasivos de una herramienta de pulido, que se presten para el tratamiento por lijado muy fino de superficies de piezas.
Este problema se soluciona segun el invento con cuerpos abrasivos, que poseen las caracteristicas de la reivindicaci6n
1. Pueden ser fabricados con un procedimiento segun la reivindicaci6n 14. Las formas de ejecuci6n ventajosas y los
40 perfeccionamientos del invento se pueden obtener con las caracteristicas expuestas en las reivindicaciones subordinadas.
Los cuerpos abrasivos segun el invento para herramientas de pulido estan formados por granos abrasivos unidos entre si con uni6n cinematica de material por medio de un aglomerante. Los cuerpos abrasivos poseen un contorno al menos aproximadamente esferico y una porosidad del al menos un 35 %. De manera especialmente preferida se puede
45 mantener en los cuerpos abrasivos una porosidad superior al 40 %.
Pueden estar formados por granos abrasivos, cuyas particulas poseen una tamano en el margen entre 0,05 y 10 Im, con preferencia entre 0,1 a 3 Im.
Con estos granos abrasivos pequenos se pueden preparar entonces cuerpos abrasivos, cuyo diametro exterior se halle en el margen entre 10 y 150 Im, con preferencia entre 25 y 80 Im.
Con estos granos abrasivos pequenos puede tener lugar la fabricaci6n o la clasificaci6n de tal modo, que para los diferentes cuerpos abrasivos, que deben ser utilizados en una herramienta de pulido, se pueda mantener un margen del diametro exterior muy limitado, casi un granulado constante de estos cuerpos abrasivos.
En los cuerpos abrasivos segun el invento se deberia mantener una desviaci6n maxima del tamano de las particulas de los granos abrasivos utilizados para un cuerpo abrasivo del 20 % alrededor de un valor medio de un tamano de particula prefijado.
Los cuerpos abrasivos segun el invento se pueden utilizar con un contorno exterior esferico para herramientas de pulido en las que se mantuvo una distribuci6n homogenea de granos abrasivos unidos con uni6n cinematica de material por medio de un aglomerante y en las que, por lo tanto, la porosidad es casi constante en todo el volumen de un cuerpo abrasivo.
En otra forma de ejecuci6n tambien es posible, que los cuerpos abrasivos configurados correspondientemente con un contorno exterior esferico tambien sean totalmente huecos en el interior, formando los granos abrasivos unidos entre si con uni6n cinematica de material alrededor de una cavidad una cascara porosa correspondiente. En este caso tambien se pudo mantener en la cascara una porosidad de al menos el 35 %.
El aglomerante utilizado para la uni6n cinematica de material de los granos abrasivos deberia representar : 10 por ciento en masa de un cuerpo abrasivo correspondiente, pudiendo ser tambien suficiente : 5 por ciento en masa.
Los granos abrasivos pueden ser elegidos entre SiC, Al2O3 (corind6n), BN, WC/CO, WC. Diamante, corind6n de circonio, grano SG (granos abrasivos del procedimiento de soles, geles o sinterizaci6n), pudiendo utilizar tambien para la fabricaci6n de los correspondientes cuerpos abrasivos las correspondientes mezclas de estos compuestos quimicos.
Como aglomerante se pueden utilizar por ejemplo diferentes resinas fen6licas, poliuretano, resinas epoxidicas, resinas de urea y PVB (polivinilbutiral).
Una gran cantidad de cuerpos abrasivos puede ser fijada con uni6n cinematica de material sobre un soporte, como los soportes con forma de hoja o de cinta ya comentados en el preambulo. La fijaci6n con uni6n cinematica de material puede tener lugar igualmente con un aglomerante, con preferencia un aglomerante organico y con especial preferencia con el mismo aglomerante con el que tambien se unen con uni6n cinematica de material los granos abrasivos para formar un cuerpo abrasivo.
Los cuerpos abrasivos pueden ser fijados sobre al menos una superficie de un soporte en una sola capa con una disposici6n uniforme y equidistante. Sin embargo, tambien existe la posibilidad de fijar los cuerpos abrasivos en varias capas sobre un soporte o de aplicar los cuerpos abrasivos como capa heterogenea sobre el soporte y fijarlos despues nuevamente con uni6n cinematica de material.
De una manera preferida para una herramienta de pulido se deberian aplicar y fijar sobre un soporte cuerpos abrasivos con diametros exteriores al menos aproximadamente constantes.
Los cuerpos abrasivos pueden ser atemperados nuevamente despues de su fabricaci6n, realizandose esto en un margen de temperaturas entre 150 y 200 °C, con preferencia con aproximadamente 175 °C durante un periodo de des horas.
Un atemperado de esta clase tambien puede ser utilizado al mismo tiempo que la formaci6n de la uni6n cinematica de material para la fijaci6n con uni6n cinematica de material de los cuerpos abrasivos sobre el correspondiente soporte.
Igualmente seria posible el endurecimiento con rayos UV de los cuerpos abrasivos despues de su fabricaci6n asi como un endurecimiento en frio por medio de sistemas adecuados de aglomerantes.
Los cuerpos abrasivos segun el invento se pueden fabricar a partir de una suspensi6n formada por un aglomerante, un disolvente y los granos abrasivos, a la que se pueden agregar eventualmente otros aditivos.
Contrariamente al estado de la tecnica, se forman a partir de la suspensi6n, pero no en ella, gotas pequenas o aglomerados de las que se expulsa despues de la formaci6n de las gotas el disolvente por medio de una evaporaci6n.
Con la ayuda de un tratamiento con calor, que tambien se puede realizar adicionalmente junto con la expulsi6n del disolvente, tiene lugar entonces la formaci6n propiamente dicha de los cuerpos abrasivos con la creaci6n de las uniones cinematicas de material de los granos abrasivos adyacentes por medio de una activaci6n correspondiente del aglomerante utilizado.
Las gotas no se deberian formar, como ya se indic6, en el interior de la suspensi6n, sino en una atm6sfera de gas, por ejemplo aire o nitr6geno.
Esto se puede lograr por ejemplo con los conocidos procedimientos de secado por pulverizaci6n, secado por congelaci6n
o secado por pulverizaci6n y congelaci6n.
Sin embargo, tambien cabe imaginar otras posibilidades de fabricaci6n en las que a partir de una suspensi6n recogida en un recipiente, emergen pequenas gotas hacia una atm6sfera de gas y en las que, como ya se coment6, se expulsa el disolvente y se puede realizar la uni6n cinematica de material de los granos abrasivos de una gota por medio del activado correspondiente del aglomerante utilizado para la formaci6n en ultima instancia un cuerpo abrasivo. Con la orientaci6n especialmente esferica de los cuerpos abrasivos, que se forman en la superficie se evita una profundidad inicial grande de la rugosidad.
Las herramientas de pulido configuradas con los cuerpos abrasivos segun el invento pueden ser utilizados ahora para el tratamiento muy fino de superficies de piezas, que, como se expuso en la parte general de la descripci6n, tambien fueron provistas de capas adicionales de protecci6n, como capas de laca. Los diametros exteriores muy pequenos obtenibles son favorables en combinaci6n con el reducido tamano de las particulas para la fabricaci6n de granos abrasivos utilizados en cuerpos de pulido.
En especial debido a la porosidad relativamente grande, que se puede ajustar sin mas en el 70 %, tambien se puede alcanzar una vida util prolongada de las herramientas de pulido fabricadas con los cuerpos abrasivos segun el invento, ya que el correspondiente volumen abierto de poros disponible puede absorber un desgaste considerablemente mayor que en el caso de las soluciones conocidas a traves del estado de la tecnica.
Dado que generalmente los diferentes granos abrasivos de los distintos cuerpos abrasivos no se humedecen en toda su superficie con el aglomerante, por lo que para la uni6n cinematica de material de los diferentes granos abrasivos adyacentes s6lo se humedecen con el aglomerante zonas pequenas de la superficie, se pueden desprender durante la utilizaci6n de la herramienta de pulido algunos granos abrasivos y liberar nuevamente poros libres para una absorci6n amplia del desgaste durante el pulido.
En lo que sigue se describira el invento con detalle a titulo de ejemplo. En el dibujo muestran�
La figura 1, una fotografia �ESE� (�ield Emision Scanning Electron �icroscopy) de un cuerpo de pulido segun el invento con una ampliaci6n de 1400�1.
La figura 2, una fotografia �ESE� de un cuerpo abrasivo interiormente hueco con una ampliaci6n de 1350�1.
La figura 3, un detalle de una fotografia �ESE� de una parte de un cuerpo de pulido segun el invento con una ampliaci6n de 5000�1.
Antes de realizarlas fotografias �ESE� representadas en las figuras 1 a 3 tuvo lugar una preparaci6n, que hace posible reproducir sin errores la estructura interna de los cuerpos abrasivos.
Con las figuras 1 a 3 queda, ademas, claro, que los diferentes cuerpos abrasivos se fabricaron con una porosidad correspondientemente grande, que se pudo mantener al menos por encima del 35 %, con preferencia al menos el 40 % y de una manera general en aproximadamente el 70 %.
Con la figura 2 se quiere poner de manifiesto, que sin problemas tambien se pueden fabricar cuerpo abrasivos interiormente huecos.
Para la fabricaci6n de los cuerpos abrasivos representados en las figuras 1 a 3 se utilizaron granos abrasivos de SiC con un tamano de las particulas de aproximadamente 5 Im. Los correspondientes cuerpos abrasivos fabricados poseian un contorno exterior aproximadamente esferico con diametros exteriores de aproximadamente 50 Im, teniendo lugar en algunos casos despues de la fabricaci6n de los cuerpos abrasivos una clasificaci6n hasta este margen de diametros de aproximadamente 50 Im.
Para la fabricaci6n se prepararon suspensiones con diferentes aglomerantes y tambien con diferentes disolventes.
Asi por ejemplo, se prepar6 una suspensi6n acuosa con un aglomerante de poliuretano en una cantidad de 2 a 4 por ciento en masa y con los granos abrasivos de SiC mencionados.
La cantidad de SiC en la suspensi6n fue de 40 a 70 por ciento en masa.
En lugar del poliuretano tambien se pudo utilizar como aglomerante una resina fen6lica (por ejemplo Novolac) en cantidades de 2 a 4 por ciento en masa para la fabricaci6n de la suspensi6n, agregando a la suspensi6n acetona como disolvente.
A partir de esta suspensi6n se formaron por secado por pulverizaci6n y utilizando una tobera para dos productos cuerpos abrasivos a partir de las gotas de suspensi6n, expulsando previamente el disolvente correspondiente, es decir agua, respectivamente acetona y activando correspondientemente el aglomerante para la formaci6n de la uni6n cinematica de material entre los granos abrasivos adyacentes de los diferentes cuerpos abrasivos. Para el secado/activado se mantuvo
5 una temperatura en el margen de 250 a120 °C.
A continuaci6n se atemperaron los cuerpos abrasivos con una temperatura de aproximadamente 175 °C durante un tiempo de aproximadamente dos horas para incrementar su resistencia global.
Los cuerpos abrasivos poseian entonces una porosidad en el margen entre el 60 y 70 % y despues se pudieron fijar, como ya se mencion6 en la parte general de la descripci6n, con uni6n cinematica de material a un soporte
10 correspondiente para la fabricaci6n de las herramientas de pulido.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Cuerpo abrasivo parta herramientas de pulido, estando formado el cuerpo abrasivo por granos abrasivos unidos entre si con uni6n cinematica de material por medio de un aglomerante, que posee al menos aproximadamente un contorno exterior esferico, caracterizado porque los granos abrasivos estan unidos con una resina sintetica como resina fen6lica, poliuretano, resina epoxidica, resina de urea o polivinilbutiral (PVB) y porque los cuerpos abrasivos poseen una porosidad de al menos el 35 por ciento.
  2. 2.
    Cuerpo abrasivo segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque estan formados por granos abrasivos con un tamano de particula en el margen entre 0,05 y 10 Im.
  3. 3.
    Cuerpo abrasivo segun la reivindicaci6n 1 6 2, caracterizado porque estan formados ppor granos abrasivos con un tamano de particula entre 0,1 y 3 Im.
  4. 4.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el diametro exterior de los cuerpos abrasivos se halla en el margen entre 10 y 150 I m.
  5. 5.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el diametro exterior de los cuerpos abrasivos se halla en el margen entre 25 y 80 Im.
  6. 6.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para los granos abrasivos de un cuerpo abrasivo se mantiene una desviaci6n maxima del 20 por ciento del tamano de las particulas.
  7. 7.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la porosidad de >35 % esta repartida homogeneamente en los cuerpos abrasivos.
  8. 8.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los cuerpos abrasivos son huecos en su interior.
  9. 9.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad de aglomerante de un cuerpo abrasivo es : 5 % en masa.
  10. 10.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los granos abrasivos se eligen entre SiC, corind6n (Al2O3), BN, WC/Co, WC, diamante, corind6n de circonio, grano SG, granos abrasivos del procedimiento de soles, geles o sinterizaci6n.
  11. 11.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los aglomerantes curan con UV, temperatura o frio.
  12. 12.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque sobre un soporte se fija con uni6n cinematica de material una gran cantidad de cuerpos abrasivos.
  13. 13.
    Cuerpo abrasivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los cuerpos abrasivos se fijan al soporte en una capa o en varias capas, respectivamente capa suelta homogenea o heterogenea.
  14. 14.
    Procedimiento para la fabricaci6n de cuerpo abrasivos segun una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque a partir de una suspensi6n, que contiene un aglomerante, un disolvente y granos abrasivos se forman pequenas gotas, porque a continuaci6n se expulsa el disolvente de las gotas y porque por medio de al menos un tratamiento con calor se activa el aglomerante para formar uniones cinematicas de material de los granos abrasivos adyacentes de los diferentes cuerpos abrasivos obtenidos a partir de una sola gota, estando formado el aglomerante por una resina sintetica, como resina fen6lica, poliuretano, resina epoxidica, resina de urea o polivinilbutiral (PVB).
  15. 15.
    Procedimientos segun la reivindicaci6n 14, caracterizado porque las gotas de la suspensi6n se obtienen en una atm6sfera de gas.
  16. 16.
    Procedimientos segun la reivindicaci6n 14 6 15, caracterizado porque los cuerpos abrasivos se fabrican con secado por pulverizaci6n.
  17. 17.
    Procedimientos segun la reivindicaci6n 14 6 15, caracterizado porque los cuerpos abrasivos se obtienen con secado por congelaci6n con secado por pulverizaci6n y congelaci6n.
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