ES2856073T3 - Granos de alúmina-zirconia fundidos - Google Patents
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Abstract
Grano fundido que presenta el análisis químico siguiente, en porcentajes másicos en base a los óxidos: ZrO2: 16% a 30%, siempre que HfO2 < 2%, Al2O3: Resto hasta el 100%, Cr2O3: >= 0,2%, TiO2: >= 0,5%, Cr2O3 + TiO2: < 7%, Otros elementos: < 3%, siempre que SiO2 + CaO + MgO < 1,5%.
Description
DESCRIPCIÓN
Granos de alúmina-zirconia fundidos
Campo técnico
La presente invención se refiere a un grano cerámico fundido, especialmente para aplicaciones como granos abrasivos. La invención se refiere igualmente a una mezcla de dichos granos, así como a una herramienta abrasiva que comprende una mezcla de granos de acuerdo con la invención.
Técnica anterior
Generalmente, se clasifican las herramientas abrasivas según el modo de conformación de los granos cerámicos que las constituyen: abrasivos libres (uso en proyección o en suspensión, sin soporte), abrasivos aplicados (soporte de tipo telas o papeles, en los que los granos se disponen en varias capas), y abrasivos aglomerados, por ejemplo en forma de muelas circulares o de barras). En estos últimos, los granos abrasivos se prensan con un aglomerante orgánico o vítreo (en este caso, un aglomerante constituido de óxido, esencialmente silicatado). Estos granos deben presentar por sí mismos buenas propiedades mecánicas a la abrasión (especialmente tenacidad), y dar lugar a una buena cohesión mecánica con el aglomerante (solidez de la interfaz). Se encuentran hoy en día diferentes familias de granos abrasivos que permiten cubrir una amplia gama de aplicaciones y de rendimientos: los granos de óxidos sintetizados por fusión ofrecen en particular un excelente compromiso calidad/coste de fabricación.
Los granos abrasivos a base de alúmina habitualmente utilizados en la fabricación de muelas o de cintas abrasivas se agrupan en tres categorías principales según el tipo de aplicación y los regímenes de abrasión encontrados: los granos fundidos a base de alúmina, los granos fundidos a base de alúmina-zirconia y los granos a base de alúmina obtenidos mediante el procedimiento de sol-gel o por extrusión y sinterización de pastas abrasivas.
En la gama de los granos fundidos, los materiales a base de alúmina y de zirconia se conocen por el documento US-A-3.181.939. Estos granos están generalmente compuestos de un 10 a un 60% de zirconia, de un 0 a un 10% de un aditivo, siendo el resto alúmina. Como aditivo, se conoce el óxido de titanio en una cantidad comprendida entre el 1,5% y el 10% según la patente US 5.143.522, o los óxidos R2O3, seleccionándose R entre el vanadio, el cromo, el manganeso, el cobalto, y sus mezclas, en una cantidad comprendida entre el 0,1% y el 12%, según la patente US 4.035.162.
El documento CA1056605 A divulga unos granos fundidos abrasivos a base de alúmina, de zirconia y de óxido de cromo.
Es habitual medir y comparar los rendimientos abrasivos de diferentes granos mediante la relación de la masa de acero mecanizada dividida entre la masa de granos abrasivos consumida durante dicho mecanizado, denominada aquí relación S, así como por la potencia máxima desarrollada por la herramienta durante el mecanizado, denominada aquí Pmax, y la duración de vida útil de la herramienta, denominada aquí tmax.
Las condiciones de mecanizado son cada vez más severas.
Existe, por lo tanto, la necesidad de una mezcla de granos abrasivos fundidos de alúmina-zirconia que confiera una relación S elevada y una potencia máxima Pmax y/o una duración de vida útil tmax mejoradas. Un objetivo de la invención es satisfacer esta necesidad.
Resumen de la invención
Según la invención, se alcanza este objetivo mediante un grano fundido que presenta, en un modo de realización, el análisis químico siguiente, en porcentajes másicos en base a los óxidos:
ZrO2: del 16% al 30%, siempre que HfO2 < 2%,
Al2O3: Resto hasta 100%,
Cr2O3: > 0,2%, preferentemente > 0,4%,
TiO2: > 0,5%,
Cr2O3 TO 2 : < 7%,
Otros elementos: < 3%, siempre que SiO2 + CaO MgO < 1,5%
En un modo de realización, el grano fundido presenta el análisis químico siguiente, en porcentajes másicos en base a los óxidos:
ZrO2: del 16% al 30%, siempre que HfO2 < 2%,
Al2O3: Resto hasta 100%,
C 2O3 : del 0,2% al 4%,
TiO2: del 0,5% al 6%,
Otros elementos: < 3%, siempre que SiO2 + CaO MgO < 1,5%
Como se verá con más detalle a continuación en la descripción, los inventores han descubierto que con la composición química anterior, y en particular con la asociación de C 2O3 y de TiO2 , se aumenta la eficacia del mecanizado.
Un grano según la invención puede también presentar, sea cual sea el modo de realización anterior, una o varias de las características opcionales siguientes:
- El contenido de ZrO2 es preferentemente superior al 17%, preferentemente superior al 18%, preferentemente superior al 19%, preferentemente superior al 20%, preferentemente superior al 21%, preferentemente superior al 22% y/o inferior al 29%, preferentemente inferior al 28%, preferentemente inferior al 27%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.
- El contenido de C 2O3 es preferentemente superior al 0,5% y/o inferior al 6,5%, preferentemente inferior al 6%, preferentemente inferior al 5,5%, preferentemente inferior al 5%, preferentemente inferior o igual al 4%, preferentemente inferior al 3,8%, preferentemente inferior al 3,6%, preferentemente inferior al 3,4%, preferentemente inferior al 3,2%, preferentemente inferior al 3%, preferentemente inferior al 2,8%, preferentemente inferior al 2,6%, preferentemente inferior al 2,4%, preferentemente inferior al 2,2%, preferentemente inferior al 2%, preferentemente inferior al 1,9%, preferentemente inferior al 1,8%, preferentemente inferior al 1,7%, preferentemente inferior al 1,6%, preferentemente inferior al 1,5%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.
- En un modo de realización preferida, el contenido de TiO2 es preferentemente superior al 0,6%, preferentemente superior al 0,7%, preferentemente superior al 0,8%, preferentemente superior al 0,9%, preferentemente superior al 1% y/o inferior al 6,5%, preferentemente inferior o igual al 6%, preferentemente inferior al 5,8%, preferentemente inferior al 5,6%, preferentemente inferior al 5,4%, preferentemente inferior al 5,2%, preferentemente inferior al 5%, preferentemente inferior al 4,8%, preferentemente inferior al 4,6%, preferentemente inferior al 4,4%, preferentemente inferior al 4,2%, preferentemente inferior al 4%, preferentemente inferior al 3,8%, preferentemente inferior al 3,6%, preferentemente inferior al 3,4%, preferentemente inferior al 3,2%, preferentemente inferior al 3%, preferentemente inferior al 2,9%, preferentemente inferior al 2,8%, preferentemente inferior al 2,7%, preferentemente inferior al 2,6%, preferentemente inferior al 2,5%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.
- En un modo de realización preferida, el contenido sumado de Cr2O3 TiO2 es preferentemente superior al 0,9%, preferentemente superior al 1%, preferentemente superior al 1,2%, preferentemente superior al 1,4% y/o inferior al 6,8%, preferentemente inferior al 6,6%, preferentemente inferior al 6,4%, preferentemente inferior al 6,2%, preferentemente inferior al 6%, preferentemente inferior al 5,8%, preferentemente inferior al 5,6%, preferentemente inferior al 5,4%, preferentemente inferior al 5,2%, preferentemente inferior al 5%, preferentemente inferior al 4,8%, preferentemente inferior al 4,6%, preferentemente inferior al 4,4%, preferentemente inferior al 4,2%, preferentemente inferior al 4%, preferentemente inferior al 3,8%, preferentemente inferior al 3,6%, preferentemente inferior al 3,4%, preferentemente inferior al 3,3%, preferentemente inferior al 3,2%, preferentemente inferior al 3%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.
- En un modo de realización, el contenido de TiO2 es preferentemente superior al 4%, preferentemente superior al 4,5%, preferentemente superior al 5,0% y/o inferior al 6,5%, preferentemente inferior al 6%, y el contenido sumado de Cr2O3 + TiO2 es preferentemente superior al 4,4%, preferentemente superior al 4,8%, preferentemente superior al 5%, preferentemente superior al 5,5%, preferentemente superior al 5,8% y/o inferior al 6,9%, preferentemente inferior al 6,6%, preferentemente inferior al 6,4%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.
- El contenido de "otros elementos" es preferentemente inferior al 2,8%, preferentemente inferior al 2,5%, preferentemente inferior al 2,3%, preferentemente inferior al 2%, preferentemente inferior al 1,5%, preferentemente inferior al 1%, en porcentajes másicos en base a los óxidos. En particular:
El contenido de SiO2 es preferentemente inferior al 1,4, preferentemente inferior al 1,3%, preferentemente inferior al 1,2%, preferentemente inferior al 1%, preferentemente inferior al 0,8%, preferentemente inferior al 0,6%, en porcentajes másicos en base a los óxidos; ventajosamente se mejora los rendimientos del grano, y/o
El contenido de MgO es preferentemente inferior al 0,5%, preferentemente inferior al 0,4%, preferentemente inferior al 0,3%, preferentemente inferior al 0,2%, en porcentajes másicos en base a los óxidos, y/o
El contenido de CaO es preferentemente inferior al 0,5%, preferentemente inferior al 0,4%, preferentemente inferior al 0,3%, preferentemente inferior al 0,2%, en porcentajes másicos en base a los óxidos, y/o
El contenido de Na2O es preferentemente inferior al 0,1%, preferentemente inferior al 0,05%, preferentemente inferior al 0,03%, preferentemente inferior al 0,01% en porcentajes másicos en base a los óxidos; ventajosamente se mejoran los rendimientos del grano, y/o
El contenido sumado de SiO2 + CaO MgO es preferentemente inferior al 1,3%, preferentemente inferior al 1%, preferentemente inferior al 0,8%, preferentemente inferior al 0,6%, preferentemente inferior al 0,5%.
- Los otros elementos son preferentemente impurezas.
- El contenido de óxidos es preferentemente superior al 90%, preferentemente superior al 95%, preferentemente superior al 98%, preferentemente superior al 99%, en porcentajes másicos en base a la masa del grano.
- El contenido de carbono C es preferentemente superior al 0,01%, preferentemente superior al 0,03%, preferentemente superior al 0,05% y/o inferior al 0,6%, preferentemente inferior al 0,5%, preferentemente inferior al 0,4%, preferentemente inferior al 0,3%, en porcentajes másicos en base a la masa del grano fundido.
La invención se refiere también a una mezcla de granos que comprende, en porcentajes másicos, más del 80%, preferentemente más del 90%, preferentemente más del 95%, preferentemente más del 99%, de manera preferida sustancialmente el 100% de granos abrasivos según la invención.
Preferentemente, la mezcla de granos según la invención presenta un tamaño máximo inferior a 4 mm y/o un percentil 10 (D10) superior a 50 pm.
Preferentemente, la mezcla de granos según la invención respeta una distribución granulométrica de acuerdo con las de las mezclas o “gravillas” medidas según la norma FEPA Standard 43-GB-1984, R1993.
La invención se refiere igualmente a un procedimiento de fabricación de una mezcla de granos fundidos según la invención, que comprende las etapas sucesivas siguientes:
a) mezcla de las materias primas para formar una carga inicial,
b) fusión de dicha carga inicial hasta obtener una materia en fusión,
c) solidificación de dicha materia en fusión,
d) opcionalmente, y en particular si la etapa c) no conduce a la obtención de granos, trituración de dicha masa sólida para obtener un polvo de granos,
e) opcionalmente, selección granulométrica.
Según la invención, las materias primas se seleccionan en la etapa a) de manera que la masa sólida obtenida al final de la etapa c) presente una composición conforme a la de un grano según la invención.
La invención se refiere también a una herramienta abrasiva que comprende unos granos unidos por un aglomerante y aglomerados, por ejemplo en forma de muela, o depositados en un soporte, por ejemplo depositados en una capa sobre un soporte flexible, siendo destacable esta herramienta por que al menos una parte, preferentemente más del 50%, preferentemente más del 70%, preferentemente más del 80%, preferentemente más del 90%, preferentemente más del 95%, preferentemente más del 99%, preferentemente la totalidad de dichos granos son conforme a la invención. La herramienta abrasiva puede ser, en particular, una muela de rectificación, una muela de precisión, una muela de afilado, una muela de tronzado, una muela de tallado en la masa, una muela de desbarbado, o desbastado, una muela de accionamiento, una muela portátil, una muela de fundición, una muela perforadora, una muela de vástago, una muela cilindrica, cónica, de discos o de segmentos, o cualquier otro tipo de muela.
De manera general, la invención se refiere al uso de granos según la invención, en particular en una herramienta abrasiva según la invención, para esmerilar.
Definiciones
- los contenidos de óxidos de un grano según la invención se refieren a los contenidos globales para cada uno de los elementos químicos correspondientes, expresados en forma del óxido más estable, según la convención habitual de la industria; se incluyen, por lo tanto, los subóxidos y eventualmente los nitruros, oxinitruros, carburos, oxicarburos, carbonitruros, o incluso las especies metálicas de los elementos antes mencionados. El carbono pertenece a los “otros elementos”; su contenido se expresa, por lo tanto, por el contenido de CO2.
- por “impurezas” se entiende los constituyentes inevitables, introducidos necesariamente con las materias primas. En particular, los compuestos que forman parte del grupo de los óxidos, nitruros, oxinitruros, carburos, oxicarburos, carbonitruros, y especies metálicas de sodio y otros alcalinos, hierro, y vanadio son unas impurezas. A titulo de ejemplo, se pueden citar CaO, MgO, o Na2O. El óxido de hafnio no se considera una impureza.
- por “precursor” de un óxido se entiende un constituyente apto para proporcionar dicho óxido durante la fabricación de un grano o de una mezcla de granos según la invención.
- por “grano fundido” o más ampliamente “producto fundido” se entiende un grano (o producto) sólido obtenido por solidificación por enfriamiento de una materia en fusión.
- una “materia en fusión” es una masa que se hace líquida por calentamiento de una carga inicial, que puede contener algunas partículas sólidas, pero en una cantidad insuficiente para que puedan estructurar dicha masa. Para conservar su forma, una materia en fusión debe estar contenida en un recipiente. Los productos fundidos a base de óxidos según la invención se obtienen clásicamente por una fusión a más de 1400°C.
- los percentiles o “centiles” 10 (D10), 50 (D50) y 99,5 (Dgg.s) de un polvo son los tamaños de partículas que corresponden a los porcentajes, en masa, del 10%, 50% y el 99,5% respectivamente, en la curva de distribución granulométrica acumulada de las partículas del polvo, clasificándose los tamaños de partículas por orden creciente. Por ejemplo, el 10% en masa de las partículas del polvo tiene un tamaño inferior a D10, y el 90% de las partículas en masa tiene un tamaño superior a D10. Los percentiles pueden determinarse con la ayuda de una distribución granulométrica realizada con la ayuda de un granulómetro láser.
- se denomina “tamaño máximo” el percentil 99,5 (Dgg.s) de dicho polvo.
- se denomina “tamaño mediano” el percentil D50, es decir el tamaño que divide las partículas en una primera y una segunda poblaciones iguales en masa, comprendiendo estas primera y segunda poblaciones solamente unas partículas que presentan un tamaño superior, o inferior, respectivamente, al tamaño mediano.
- en la presente descripción, salvo que se mencione lo contrario, todas las composiciones de un grano se dan en porcentajes másicos, en base a la masa total de los óxidos del grano.
Descripción detallada
La descripción siguiente se proporciona con fines ilustrativos y no limita la invención.
Los granos fundidos según la invención pueden fabricarse según las etapas a) a c) mencionadas anteriormente, clásicas para la fabricación de granos de alúmina-zirconia. Los parámetros pueden, por ejemplo, tomar los valores del procedimiento utilizado para los ejemplos siguientes.
En la etapa a), las materias primas se dosifican clásicamente para obtener la composición deseada, después se mezclan para formar la carga inicial.
Los metales Zr, Hf, Al y Ti en la carga inicial se encuentran sustancialmente en su totalidad en los granos fundidos. Sin embargo, el elemento cromo puede volatilizarse parcialmente, especialmente en una forma de óxido, durante la fusión. El experto en la materia sabe cómo adaptar la composición de la carga inicial en consecuencia.
Los metales Zr, Hf, Al, Cr y Ti se introducen preferentemente en la carga inicial en forma de óxidos ZrÜ2 , HfÜ2 , Al2Ü3, Cr2Ü3 y TiÜ2. Pueden también introducirse clásicamente en forma de precursores de estos óxidos.
En un modo de realización, la carga inicial está constituida de óxidos ZrÜ2 , HfÜ2 , Al2Ü3, C 2Ü3 y TiÜ2 y/o de precursores de estos óxidos, y de una fuente de carbono.
Preferentemente, la carga inicial comprende una cantidad de carbono, preferentemente en forma de coque, comprendida entre el 1% y el 4%, en base a la masa de la carga inicial.
Se considera que un contenido de “otros elementos” inferior al 3% en los granos no elimina el efecto técnico proporcionado por la invención, siempre que SiÜ2 + CaÜ MgÜ < 1,5%.
Si SiÜ2 + CaÜ MgÜ > 1,5%, los rendimientos abrasivos son insuficientes.
Los “otros elementos” son preferentemente impurezas. Preferentemente, el contenido de impurezas es inferior al 2%, inferior al 1%, incluso inferior al 0,5%.
En la etapa b), se utiliza preferentemente un horno de arco eléctrico, preferentemente de tipo Héroult con electrodos de grafito, pero se pueden considerar todos los hornos conocidos, como un horno de inducción o un horno de plasma, siempre que permitan fundir la carga inicial. Las materias primas se funden preferentemente en un medio reductor (especialmente con la adición de una fuente de carbono, por ejemplo de coque de petróleo, de brea o de carbón, en el horno), preferentemente a presión atmosférica.
Preferentemente, se utiliza un horno de arco eléctrico, que comprende un tanque de 80 litros, con una energía de fusión antes de la colada de al menos 1,5 kWh por kg de materias primas para una potencia de al menos 150 kW, o
un horno de arco eléctrico de capacidad diferente utilizado en condiciones equivalentes. El experto en la materia sabe cómo determinar tales condiciones equivalentes.
En la etapa c), el enfriamiento debe ser rápido, es decir de manera que la materia en fusión se solidifique totalmente en menos de 3 minutos. Por ejemplo, puede resultar de la colada en moldes, como se describe en el documento US 3.993.119 o de un temple.
Si la etapa c) no permite obtener un polvo de granos, o si estos granos no presentan una granulometría adecuada para la aplicación considerada, se puede realizar una trituración (etapa d), según técnicas convencionales.
En la etapa e), si las etapas anteriores no permiten obtener un polvo de granos que presente una granulometría adecuada para la aplicación considerada, se puede implementar una selección granulométrica, por ejemplo por tamizado o separación ciclónica.
Los procedimientos de fabricación de las herramientas abrasivas según la invención son bien conocidos.
Las herramientas abrasivas aglomeradas, en particular una muela, pueden formarse por prensado en forma de una mezcla de granos abrasivos y de un aglomerante. En una herramienta abrasiva según la invención, el aglomerante puede ser vitrificado (por ejemplo, un aglomerante constituido de óxidos, esencialmente silicato) u orgánico. Un aglomerante orgánico es muy adecuado.
El aglomerante puede ser especialmente una resina termoendurecible. Se puede seleccionar del grupo constituido por las resinas fenólicas, epoxi, acrilato, poliéster, poliamida, polibencimidazol, poliuretano, fenoxi, fenol-furfural, analinaformaldehído, urea-formaldehído, cresol-aldehído, resorcinol-aldehído, urea-aldehído, melamina-formaldehído, y mezclas de estas.
Habitualmente, el aglomerante representa entre el 2 y el 60%, preferentemente entre el 20% y el 40% en volumen de la mezcla. El aglomerante puede también incorporar cargas orgánicas o inorgánicas, como cargas inorgánicas hidratadas (por ejemplo trihidrato de aluminio o boehmita) o no (por ejemplo óxido de molibdeno), criolita, halógeno, fluorita, sulfuro de hierro, sulfuro de zinc, magnesia, carburo de silicio, cloruro de silicio, cloruro de potasio, dicloruro de manganeso, fluoroborato de potasio o de zinc, fluoroaluminato de potasio, óxido de calcio, sulfato de potasio, un copolímero de cloruro de vinilideno y de cloruro de vinilo, cloruro de polivinilideno, cloruro de polivinilo, fibras, sulfuros, cloruros, sulfatos, fluoruros, y mezclas de estos. El aglomerante puede también contener unas fibras de refuerzo tales como fibras de vidrio.
Ejemplos
Los ejemplos no limitativos siguientes se dan con el objetivo de ilustrar la invención.
Los productos dados como ejemplos se elaboraron a partir de las materias primas siguientes:
- polvo de alúmina comercializado bajo la denominación AR75 por la compañía Alteo, que presenta un contenido de alúmina superior al 99,4% y un contenido de sosa inferior a 2500 ppm;
- polvo de zirconia con un contenido medio de zirconia superior al 85% que contiene de media un 5% de sílice, un contenido de alúmina inferior al 10%, un contenido de óxido de hafnio inferior al 2%, un contenido de otros óxidos inferior al 1% y un tamaño máximo igual a 13 mm;
- polvo de óxido de titanio “Rutil Sand Premium grade” comercializado por Traxys FrancePra, que presenta un contenido de TiO2 > 95%, y de los cuales el 80% en masa de las partículas presenta un tamaño inferior a 106 pm; - polvo de óxido de cromo pigmentario Cr2O3 comercializado bajo la denominación Bayoxide® C GN-R por la compañía Lanxess, que presenta un contenido de Cr2O3 superior al 98,5% en masa;
- Coque de brea comercializado por Altichem, de tamaño comprendido entre 1 y 4 mm.
Los granos se prepararon según el procedimiento clásico siguiente, bien conocido por el experto en la técnica: a) mezcla de las materias primas para formar una carga inicial,
b) fusión en un horno de arco eléctrico monofásico de tipo Héroult con electrodos de grafito, con un tanque de horno de 80 litros y 0,8 m de diámetro, una tensión de 145-150V, una intensidad de 1700 A y una energía específica proporcionada igual a 1,7 kWh/kg cargado,
c) enfriamiento brusco de la materia en fusión mediante un dispositivo de colada entre placas delgadas metálicas como el presentado en la patente US-A-3.993.119, a fin de obtener una placa totalmente sólida, que constituye una masa sólida,
d) trituración de dicha masa sólida enfriada en la etapa c) para obtener una mezcla de granos,
e) selección por tamizado de granos comprendidos entre 500 y 600 pm.
La tabla 1 siguiente proporciona la composición de las cargas iniciales, en porcentajes másicos, utilizadas en la etapa a) para fabricar los granos de los diferentes ejemplos:
Tabla 1
A fin de evaluar el rendimiento y la vida útil de las mezclas de granos, se han fabricado unas muelas de diámetro de 12,6 cm, que contienen 1,02 gramos de granos de cada ejemplo, según el siguiente método: se limpia un disco de acero de grado 4140, de diámetro igual a 12,6 cm y de 6 mm de grosor. Después, se recubre el canto del disco (que define su grosor) con una resina fenólica. Después, se deposita de manera uniforme una monocapa de granos a ensayar sobre dicha resina aun suficientemente caliente como permanecer pegajosa. Después del secado en un ciclo que presenta una duración total igual a 17 horas y una temperatura máxima alcanzada igual a 175°C, se aplica una capa de resina fenólica sobre los granos a ensayar, después se coloca el conjunto en un horno en un ciclo que presenta una duración igual a 17 horas y una temperatura máxima alcanzada igual a 175°C a fin de obtener la muela a ensayar.
Después, se mecanizaron unas placas de acero inoxidable 304, de dimensiones de 20,5 cm x 7,6 cm x 6 cm, en la superficie con estas muelas, con un movimiento de vaivén a velocidad constante manteniendo al mismo tiempo una profundidad de corte constante de 40 pm y una velocidad de rotación de la muela de 3600 tpm. Se registró la potencia máxima desarrollada por la muela durante el mecanizado, Pmax.
Después del desgaste completo de la muela, se mide la masa de acero mecanizado (es decir la masa de acero retirada por la operación de amolado) “Ma”, y la masa de muela consumida “Mm”. La relación S es igual a la relación Ma/Mn.
La eficacia de corte se determina midiendo la potencia máxima desarrollada por la muela durante la prueba de mecanizado, Pmax y la vida útil de la muela tmax, considerándose terminada la vida de una muela cuando se han consumido todos los granos de la muela.
La tabla 2 proporciona la composición química de diferentes mezclas de granos ensayados. La tabla 3 proporciona los resultados obtenidos con estas mezclas.
Para resaltar los efectos respectivos del óxido de titanio y del óxido de cromo, los ejemplos a comparar deben presentar el mismo contenido total de estos dos óxidos. El ejemplo 1 debe compararse, por lo tanto, con el ejemplo comparativo 1 o el ejemplo comparativo 2. El ejemplo 2 debe compararse, por lo tanto, con el ejemplo comparativo 3 o el ejemplo comparativo 4. El ejemplo 3 debe compararse con el ejemplo comparativo 5 o el ejemplo comparativo 6.
El porcentaje de mejora de la relación S se calcula mediante la fórmula siguiente 100.(relación S del producto del ejemplo considerado - relación S del producto del ejemplo de referencia) / relación S del producto del elemento de referencia, siendo el ejemplo de referencia el ejemplo comparativo 1 o el ejemplo comparativo 2 para el ejemplo 1, el ejemplo comparativo 3 o el ejemplo comparativo 4 para el ejemplo 2, y el comparativo 5 o el ejemplo comparativo 6 para el ejemplo 3.
El porcentaje de reducción de la potencia máxima desarrollada por la muela durante el ensayo, Pmax, se calcula mediante la fórmula siguiente:
100.(Pmax con el producto del ejemplo de referencia - Pmax con el producto del ejemplo considerado) / Pmax del producto del ejemplo de referencia,
siendo el ejemplo de referencia el ejemplo comparativo 1, el ejemplo comparativo 2, el ejemplo comparativo 3, el ejemplo comparativo 4, el ejemplo comparativo 5, o el ejemplo comparativo 6, en cuanto a la determinación del porcentaje de mejora de la relación S. Se busca un valor positivo y elevado del porcentaje de reducción de la potencia máxima desarrollada por la muela durante el ensayo Pmax.
El porcentaje de mejora de la vida útil de la muela, tmax, se calcula mediante la fórmula siguiente:
100.(tmax del producto del ejemplo considerado - tmax del producto del ejemplo de referencia) / tmax del producto del ejemplo de referencia, siendo el ejemplo de referencia el ejemplo comparativo 1, el ejemplo comparativo 2, el ejemplo comparativo 3, el ejemplo comparativo 4, el ejemplo comparativo 5, o el ejemplo comparativo 6, en cuanto a la determinación del porcentaje de mejora de la relación S. Se busca un valor positivo y elevado del porcentaje de mejora de la vida útil de la muela, tmax.
Las tablas 2, 3 y 4 siguientes dan un resumen de los resultados obtenidos.
Los ejemplos comparativos 2, 4 y 6 son unas mezclas de granos según el documento US 5,143,522 y los ejemplos comparativos 1,3 y 5 son unas mezclas de granos según el documento US 4,035,162.
Los granos de los ejemplos comparativos se tamizaron entre 500 y 600 pm.
Tabla 2
En todos los ejemplos, Na2Ü <0,05%, MgO <0,05%, CaO < 0,05%, SiÜ2 + CaO MgO < 0,8%, en base a los óxidos. El carbono C representa siempre menos del 0,20% de la masa de granos.
Los inventores consideran que existe un buen compromiso entre la relación S, la potencia máxima desarrollada por la muela durante el ensayo de mecanizado, Pmax, y la vida útil de la muela tmax cuando:
- por un lado, la relación S es idéntica o superior a los productos de los ejemplos de referencia, y
- por otro lado
- la potencia máxima desarrollada, Pmax, se reducen en por lo menos un 5% con respecto a los productos de los ejemplos de referencia, y/o
- la vida útil de la muela, tmax, se mejora en por lo menos un 6% con respecto a los productos de los ejemplos de referencia.
Preferentemente, la relación S se mejora en por lo menos un 5%, preferentemente en por lo menos un 10%, preferentemente en por lo menos un 15%, preferentemente en por lo menos un 20%, incluso en por lo menos un 25%, y/o la potencia máxima desarrollada, Pmax, se reduce en por lo menos un 10%, preferentemente en por lo menos un 15%, incluso en por lo menos un 20%, incluso en por lo menos un 25%, y/o la vida útil de la muela, tmax, se mejora en por lo menos un 10%, preferentemente en por lo menos un 15%, incluso en por lo menos un 20%.
Una comparación de los ejemplos 1 y comp1 muestra la importancia de un contenido mínimo de TiO2 , para una suma Cr2O3+TiO2 de aproximadamente el 2,7%: la relación S se mejora en un 40%, Pmax se reduce en un 23% y tmax se mejora en un 14%.
Una comparación de los ejemplos 2 y comp3 muestra también la importancia de un contenido mínimo de TiO2 , para una suma Cr2O3+TiO2 de aproximadamente el 2,1%: la relación S se mejora en un 56%, Pmax se mejora en un 33% y tmax se mejora en un 37%.
Una comparación de los ejemplos 3 y comp5 muestra también la importancia de un contenido mínimo de TiO2 , para una suma Cr2O3+TiO2 de aproximadamente el 7,0%: la relación S se mejora en un 25%, Pmax se mejora en un 14% y tmax se mejora en un 20%.
Una comparación de los ejemplos 1 y comp2 muestra la importancia de un contenido mínimo de Cr2O3 : la relación S se mejora en un 3%, Pmax se reduce en un 9% y tmax se mejora en un 17%.
Una comparación de los ejemplos 2 y comp4 muestra también la importancia de un contenido mínimo de Cr2O3: la relación S se mejora en un 5%, Pmax se mejora en un 25% y tmax se mejora en un 28%.
Una comparación de los ejemplos 3 y comp6 muestra también la importancia de un contenido mínimo de Cr2O3 : la relación S se mejora en un 1 %, Pmax se mejora en un 13% y tmax se mejora en un 22%.
Los ejemplos 1,2 y 3 según la invención respetan, por lo tanto, el compromiso buscado.
Estas comparaciones muestran claramente la ventaja de la presencia simultánea de C 2O3 y de TiO2 en los intervalos reivindicados.
Como es claramente evidente ahora, la invención proporciona una mezcla de granos abrasivos fundidos de alúminazirconia que presenta un rendimiento abrasivo, una resistencia y una eficacia de corte excepcionales.
Por supuesto, la presente invención no se limita, no obstante, a las realizaciones descritas y representadas proporcionadas a título de ejemplos ilustrativos y no limitativos.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1. Grano fundido que presenta el análisis químico siguiente, en porcentajes másicos en base a los óxidos:ZrO2: 16% a 30%, siempre que HfO2 < 2%,Al2Ü3: Resto hasta el 100%,Cr2O3: > 0,2%,TiO2: > 0,5%,C 2O3 + TiO2: < 7%,Otros elementos: < 3%, siempre que SiO2 + CaO MgO < 1,5%.2. Grano según la reivindicación anterior, en el que C 2O3 > 0,4%.3. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el queel contenido de C 2O3 es inferior o igual al 4%,el contenido de TiO2 es inferior o igual al 6 %en porcentajes másicos en base a los óxidos.4. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,en el que el contenido de ZrO2 es superior al 18%, y/oen el que el contenido de Cr2O3 es superior al 0,5%, y/oen el que el contenido de TiO2 es superior al 0 ,8 %,en porcentajes másicos en base a los óxidos.5. Grano según la reivindicación inmediatamente anterior,en el que el contenido de ZrO2 es superior al 2 0 %, y/oen el que el contenido de TiO2 es superior al 1 %,en porcentajes másicos en base a los óxidos.6. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,en el que el contenido de ZrO2 es inferior al 29%, y/oen el que el contenido de C 2O3 es inferior al 3,2%, y/oen el que el contenido de TiO2 es inferior al 4,4%,en porcentajes másicos en base a los óxidos.7. Grano según la reivindicación inmediatamente anterior,en el que el contenido de ZrO2 es inferior al 27%, y/oen el que el contenido de Cr2O3 es inferior al 2,2%, y/oen el que el contenido de TiO2 es inferior al 2,8%en porcentajes másicos en base a los óxidos.8. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido sumado Cr2O3 TiO2 es superior al 1,5% e inferior al 3,3%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.9. Grano según la reivindicación 1,en el que el contenido de TiO2 es superior al 4% e inferior al 6,5%, yen el que el contenido sumado Cr2O3 TiO2 es superior al 4,4% y preferentemente inferior al 6,9%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.10. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido de otros elementos es inferior al 2%, preferentemente inferior al 1%, en porcentajes másicos en base a los óxidos.11. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido SiO2 + CaO MgO es inferior al 1%, preferentemente inferior al 0,8%.12. Grano según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el queel contenido de SiO2 es inferior al 1%, y/oel contenido de MgO es inferior al 0,5%, y/oel contenido de CaO es inferior al 0,5%, y/oel contenido de Na2O es inferior al 0,1%,en porcentajes másicos en base a los óxidos.13. Grano según la reivindicación anterior, en el queel contenido de SiO2 es inferior al 0,8%, y/oel contenido de MgO es inferior al 0,3%, y/oel contenido de CaO es inferior al 0,3%, y/oel contenido de Na2Ü es inferior al 0,05%,en porcentajes másicos en base a los óxidos.14. Mezcla de granos que comprende, en porcentajes másicos, más del 80% de granos abrasivos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.15. Herramienta abrasiva que comprende unos granos unidos por un aglomerante, aglomerados o depositados sobre un soporte, siendo al menos una parte de dichos granos conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.16. Herramienta abrasiva según la reivindicación anterior, que comprende más del 80% de granos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.17. Herramienta abrasiva según una de las reivindicaciones 15 y 16, que se presenta en forma de una muela.
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