ES2921802T3 - Aglomerado de partículas abrasivas - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un aglomerado (1) que consiste en al menos dos partículas abrasivas sustancialmente en forma de varilla (2), estando unidas entre sí las al menos dos de las partículas abrasivas sustancialmente en forma de varilla (2) a través de un enlace de vidrio (3) y los ejes longitudinales de las al menos dos partículas abrasivas sustancialmente en forma de varilla (2) que apuntan en diferentes direcciones en el espacio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aglomerado de partículas abrasivas
La invención se refiere a un aglomerado de al menos dos partículas abrasivas en gran parte en forma de varilla. La presente invención también se refiere a un método para producir dicho aglomerado y una herramienta de molienda.
Los aglomerados de granos abrasivos se conocen desde hace mucho tiempo y se utilizan en muchas variaciones de abrasivos aglomerados, tales como muelas abrasivas.
Por ejemplo, describe la EP2318468 Aglomerados de granos abrasivos de alúmina sinterizada que tienen un diámetro medio de partículas primarias de menos de cinco micrómetros y un contorno exterior sustancialmente esférico.
La ventaja de en el EP2318468 Los aglomerados de granos abrasivos descritos es que se pueden usar granos abrasivos finamente divididos como partículas primarias, a partir de las cuales se forma un grano aglomerado, que muestra un comportamiento de desgaste más favorable en el proceso de trituración en comparación con un grano individual de tamaño comparable. Mientras que un grano individual de tamaño comparable se desafila o se destruye en el proceso de mecanizado, cuando se usan aglomerados de grano abrasivo según '468, el grano individual se desprende repetidamente del compuesto, de modo que se forman una y otra vez nuevos bordes de rectificado. Así se muestra un abrasivo que utiliza aglomerados de granos abrasivos según EP2318468 un mejor patrón de pulido y una vida útil más larga. En el proceso de producción de los aglomerados de granos según el EP2318468 la materia prima se muele mediante trituración en húmedo hasta un tamaño de partícula medio inferior a 5 micras, de forma especialmente preferente inferior a 0,5 micras. La dispersión obtenida se seca por atomización, resultando cuerpos verdes aglomerados. Estos aglomerados tienen un diámetro entre cinco micras y 500 micras. Los cuerpos crudos de aglomerado obtenidos de esta manera se sinterizan a continuación, como resultado de lo cual se pueden obtener los aglomerados de granos abrasivos deseados sin el uso de aglutinantes. Los aglomerados de granos descritos son particularmente adecuados para operaciones de molienda fina debido a los granos primarios microscópicos.
la US 3,048,482 von Hurst muestra partículas abrasivas en forma de pirámide compuestas de granos abrasivos individuales y unidas por un aglutinante orgánico. Estos aglomerados de granos abrasivos se incrustan en cavidades de una matriz flexible y se fijan allí con un aglutinante termoplástico.
Ya se conocen aglomerados de partículas de árido cerámico y partículas de árido abrasivo cerámico. DE 201 22729 U1 conocido, en el que las partículas de agregado cerámico pueden estar en forma de varilla.
Los aglomerados de partículas abrasivas esféricas ya se conocen del documento WO 02/38696 A1 Como se sabe, las partículas de trituración que también se desvían de esta forma esférica pueden tener una forma elipsoidal o irregularmente redondeada.
Los granos abrasivos alargados o en forma de varilla son, por ejemplo, de US 3,387,957 conocido por Howard. Howard describe allí la preparación de granos abrasivos microcristalinos a partir de bauxita que tienen una relación de aspecto de longitud a diámetro superior a 1 y hasta 5. La referencia también muestra el uso de estos granos en muelas abrasivas en las que los granos de bauxita alargados están incrustados en un enlace orgánico. .
Dichos granos abrasivos en forma de barra o estirados pueden producirse, por ejemplo, mediante extrusión y posterior sinterización de abrasivos y están disponibles comercialmente. Bajo el nombre de producto CERPASS TGE® Los granos abrasivos de corindón están disponibles en Granos y Polvos de SAINT-GOBAIN, que tienen una longitud de aproximadamente 500 micrómetros con el llamado tamaño de grano de 36. Las propiedades físicas típicas de este producto son una dureza de 21,60 GPa (según Vickers Diamond), una densidad de 3,91 g/cm3 (picnometría de helio) y un tamaño de cristalito de 0,17 gm (medido a partir de micrografías electrónicas de barrido).
la EP 2324957 describe la fabricación y el uso de grano abrasivo de alúmina sol-gel filamentosa.
Los aglomerados de granos abrasivos según la técnica anterior son estructuras compuestas de granos abrasivos microscópicos sin una orientación preferida de los granos abrasivos individuales entre sí.
El objeto de la invención es especificar aglomerados de granos abrasivos mejorados y una herramienta abrasiva con un cuerpo abrasivo usando los aglomerados de granos abrasivos según la invención y un método para producir los aglomerados de granos abrasivos según la invención y un cuerpo abrasivo. Otro aspecto de la invención es la mejora de la distribución espacial o la orientación de partículas abrasivas alargadas o en forma de varilla en un aglomerado de granos abrasivos.
Este objetivo se logra mediante un aglomerado de granos abrasivos según la reivindicación 1, una herramienta abrasiva según la reivindicación 7 y un método para producir aglomerados de granos abrasivos según la reivindicación 10. Las realizaciones ventajosas se especifican en las reivindicaciones dependientes.
El aglomerado de grano abrasivo mejorado consta de al menos dos partículas abrasivas en gran parte en forma de barra, estando conectadas entre sí las al menos dos partículas abrasivas en gran parte en forma de barra a través de una unión de vidrio, y los ejes longitudinales de al menos dos partículas abrasivas en forma de barra Partículas que apuntan en diferentes direcciones espaciales. En la solicitud, se entiende por partículas abrasivas un cuerpo abrasivo que consta de un grano abrasivo o está compuesto por una pluralidad de granos abrasivos. Abrasivo significa el material abrasivo del que está hecho un grano abrasivo.
En pruebas realizadas por el solicitante, se ha encontrado que se logran propiedades de desgaste particularmente interesantes cuando las partículas abrasivas que forman el aglomerado de granos abrasivos tienen un alargamiento pronunciado, es decir, tienen forma de varilla. Por supuesto, "en forma de barra" también significa desviaciones de la geometría ideal de un cilindro. Las partículas de molienda en forma de varilla pueden estar curvadas y/o tener una nariz o un engrosamiento en sus extremos.
Las al menos dos partículas abrasivas en forma de varilla están unidas entre sí a través de una unión de vidrio. Esto se puede realizar, por ejemplo, de tal manera que las partículas de molienda se humedezcan en sus puntos de contacto con vidrio fundido y resolidificado y, por lo tanto, se unan entre sí. La unión está preferiblemente en el centro de las partículas abrasivas en forma de varilla. El hecho de que los ejes longitudinales de las partículas abrasivas en forma de barra apunten en diferentes direcciones espaciales da como resultado una forma externa que recuerda a una trampa para tanques o un erizo. Esta forma de aglomerados de granos abrasivos ha demostrado ser particularmente favorable con respecto a las propiedades de molienda, ya que se ofrecen repetidamente nuevos filos de corte a medida que se produce el desgaste, que se forman por las secciones transversales de las partículas abrasivas en forma de varilla que apuntan en diferentes direcciones espaciales.
Ventajosamente, un aglomerado de granos abrasivos según la invención consiste en una multiplicidad de partículas abrasivas en forma de varilla, por ejemplo, de cuatro a doce partículas abrasivas. Es ventajoso que la orientación de las partículas de molienda en forma de varilla se distribuya lo más uniformemente posible en todas las direcciones del espacio.
Preferiblemente, puede estar previsto que las partículas abrasivas de granos abrasivos, que consisten en abrasivo, estén en gran medida libres de aglutinante. Esta realización describe el caso en el que una de las partículas abrasivas en forma de barra está formada por grano abrasivo en forma de barra. Como se ha descrito anteriormente, dichas partículas abrasivas pueden producirse por extrusión y posterior sinterización del abrasivo.
En otra realización preferida, las partículas abrasivas en forma de varilla consisten en un abrasivo y un aglutinante. En este caso, las partículas abrasivas no están formadas por un grano abrasivo, sino que consisten en varios granos abrasivos primarios hechos de abrasivo, que están conectados entre sí a través de un enlace adecuado. Todos los materiales abrasivos conocidos, como el corindón, el nitruro de boro cúbico, el carburo de silicio y el diamante, pueden utilizarse como abrasivos.
Para producir partículas de molienda en forma de varilla, los granos primarios, que tienen dimensiones menores o iguales a la partícula de molienda a obtener, se mezclan con un aglomerante, esta mezcla se moldea, preferiblemente se extruye y luego se cura de manera adecuada.
El ejemplo no se limita a las partículas abrasivas que consisten en un abrasivo solo y un aglutinante. También se pueden implementar mezclas de diferentes abrasivos en una partícula abrasiva. También se puede prever que algunos de los granos abrasivos estén constituidos por un abrasivo o una mezcla de abrasivos, y otros granos abrasivos del aglomerado estén constituidos por otro abrasivo o por otra mezcla de abrasivos.
En otra forma de realización preferente puede estar previsto que una parte de las partículas abrasivas se compongan de granos abrasivos compuestos de abrasivo y en su mayor parte exentos de aglutinante, y que la otra parte de las partículas abrasivas se compongan de un abrasivo y un aglutinante. En otras palabras, el aglomerado aquí consiste en una mezcla de partículas abrasivas, cada una formada por un solo grano abrasivo en forma de barra, y otras partículas abrasivas, que se forman a partir de varios granos abrasivos primarios de abrasivo y aglomerante adecuado.
De acuerdo con la invención, las partículas abrasivas tienen una relación de aspecto de longitud a diámetro de al menos 2:1. Debido al pronunciado estiramiento de las partículas de molienda, se logran propiedades de molienda particularmente favorables. Esto puede explicarse por el hecho de que las superficies de corte de las partículas en forma de varilla son en gran parte circulares o elípticas y esta forma de sección transversal se conserva durante un período de tiempo más largo con el estiramiento apropiado de la partícula durante el desgaste, formándose bordes de corte frescos. una y otra vez en el transcurso del uso. Esto se puede explicar con un ejemplo: imagine una partícula abrasiva estirada cuyo eje longitudinal corre radialmente con respecto a la herramienta abrasiva, es decir, el vector de la velocidad periférica de la herramienta abrasiva es normal al eje longitudinal de la partícula abrasiva. En el caso de una forma aproximadamente cilíndrica de la partícula abrasiva, se forma una superficie de corte circular, que permanece cuando la partícula abrasiva se desgasta hasta que la partícula abrasiva en forma de barra se ha consumido.
En las pruebas, los aglomerados de este tipo preferido se caracterizan por un comportamiento de molienda particularmente agresivo y son particularmente adecuados para operaciones de molienda con un alto número de contactos, como la molienda cilíndrica interna o la molienda de superficies.
En otra forma de realización está previsto que la longitud de las partículas abrasivas sea de al menos 100 micrómetros, de forma especialmente preferente de alrededor de 250 a 800 micrómetros.
El uso de partículas abrasivas macroscópicas, es decir, partículas abrasivas que difieren significativamente en su tamaño del grano abrasivo comúnmente utilizado, ha demostrado ser particularmente ventajoso.
Esto se debe a que el efecto explicado en el ejemplo de realización anterior es particularmente claro cuando las partículas tienen un tamaño mínimo determinado. La elección de una longitud para las partículas abrasivas de al menos 100 micrómetros, de manera especialmente preferente del orden de 250 a 800 micrómetros, provoca un comportamiento de pulido especialmente agresivo con un desgaste favorable de la herramienta al mismo tiempo.
Se logran resultados particularmente ventajosos en combinación con la característica de que las partículas abrasivas son granos abrasivos hechos de abrasivo y en gran parte libres de aglutinante. Si, por ejemplo, se utilizan partículas abrasivas de corindón microcristalino con una longitud media de aproximadamente 500 micrómetros y un diámetro de aproximadamente 230 micrómetros, se pueden observar propiedades especialmente favorables. Debido a la fractura en forma de concha (concoide) del corindón microcristalino, estas partículas abrasivas tienen buenas propiedades de autoafilado. Las dimensiones dan como resultado una alta resistencia absoluta de las partículas abrasivas.
Otras realizaciones describen una herramienta abrasiva con un cuerpo abrasivo, presentando el cuerpo abrasivo al menos dos aglomerados según uno de los ejemplos precedentes, que están incrustados en una matriz aglutinante.
Los aglomerados descritos anteriormente se conectan a través de un aglutinante para formar una muela abrasiva. A partir del cuerpo abrasivo se puede fabricar una herramienta abrasiva, por ejemplo una muela abrasiva.
En una forma de realización preferida está previsto que el aglomerante del cuerpo de molienda sea un aglomerante de resina sintética.
En una forma de realización alternativa está previsto que la unión del cuerpo de molienda sea una unión vitrificada.
Deseablemente, el aglomerado es tal que la densidad aparente de los aglomerados es aproximadamente 50-99% de la densidad aparente de las partículas abrasivas iniciales.
El proceso para producir un aglomerado incluye los pasos:
- proporcionando una mezcla de al menos dos partículas abrasivas en forma de varilla y partículas de vidrio, siendo las partículas de vidrio en bloques, angulares o esencialmente esféricas,
- calentar la mezcla a una temperatura por encima de la temperatura de fusión de las partículas de vidrio y por debajo de la temperatura de fusión de las partículas abrasivas, y
- Enfriar la mezcla a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión de las partículas de vidrio.
La fusión de la fase de vidrio y la posterior solidificación crean cuellos de vidrio sólido entre las partículas de molienda.
Es especialmente ventajoso que la proporción de partículas de vidrio en la mezcla de partículas de molienda y partículas de vidrio se encuentre entre el 2 y el 25 por ciento en peso.
Sorprendentemente, en las pruebas de la solicitante resultó que cuando se usan partículas de vidrio esféricas, es decir, perlas de vidrio, la alineación espacial de las partículas abrasivas en forma de varilla puede verse influenciada de manera particularmente favorable. Después de todo, es un objetivo de la presente invención que los ejes longitudinales de las partículas trituradoras en forma de varilla apunten en diferentes direcciones espaciales.
De acuerdo con otra forma de realización preferida, se prevé que el diámetro de las partículas de vidrio esté en el rango de 50 a 1000, preferiblemente entre 150 y 250 micrómetros.
En una prueba, partículas de molienda en forma de varilla con un diámetro de aproximadamente 100 micras (CERPASS TGE® 120 grano) mezclado con perlas de vidrio de una fracción de 150-250 micras. La relación en peso de grano a esferas fue de 100:5. Los aglomerados producidos de acuerdo con el método tienen una distribución particularmente uniforme de la orientación de los granos en todas las direcciones espaciales, en otras palabras, se forma un aglomerado con la menor cantidad posible de granos paralelos entre sí.
La invención se ilustra adicionalmente mediante las figuras. mostrar:
Figura 1 una representación esquemática de un aglomerado de granos,
Figura 2 una representación esquemática de granos primarios individuales,
Figura 3 una micrografía de luz de algunos aglomerados de granos,
Figura 4 un diagrama de flujo del proceso de fabricación,
Figura 5 una herramienta abrasiva, aquí una muela abrasiva que utiliza los aglomerados según la invención Descripción detallada de las figuras:
La figura 1 muestra esquemáticamente un aglomerado de granos abrasivos 1 compuesto por varias partículas abrasivas 2 en forma de varillas, las partículas abrasivas 2 individuales están unidas entre sí a través de una unión 3 de vidrio. La unión vítrea 3 se forma en forma de cuellos entre las partículas abrasivas 2 en forma de varilla.
La figura 2 muestra partículas abrasivas estiradas individuales 2.
Algunos aglomerados de granos abrasivos 1 se pueden ver en una imagen microscópica de luz en la figura 3. Puede verse claramente que las partículas abrasivas 2 en forma de varilla apuntan en diferentes direcciones en el espacio. La figura 4 ilustra esquemáticamente el proceso de fabricación para la obtención de aglomerados de granos abrasivos 1.
La figura 5 muestra una herramienta abrasiva 4, en este caso configurada como muela abrasiva, que consta de un cuerpo abrasivo 5 aglomerado que utiliza los aglomerados 1 según la invención. Por supuesto, la herramienta abrasiva 0 el cuerpo abrasivo también pueden tener cualquier otra forma.
La sección A ampliada ilustra que 5 aglomerados 1 están incrustados en la unión del cuerpo abrasivo.
Lista de símbolos de referencia utilizados:
1 aglomerado de grano abrasivo
2 partículas abrasivas
3 encuadernación de vidrio
4 herramienta de molienda

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un aglomerado (1) que comprende al menos dos partículas abrasivas en gran parte en forma de varilla (2), caracterizado en que las al menos dos de las partículas abrasivas en gran parte en forma de barra (2) están conectadas entre sí por medio de una unión de vidrio (3), en el que los ejes longitudinales de las al menos dos partículas abrasivas en forma de barra (2) están orientados en diferentes direcciones espaciales , en el que las partículas abrasivas (2) tienen una relación de aspecto de longitud a diámetro de al menos 2:1.
2. El aglomerado (1) según la reivindicación 1 caracterizado en que las partículas abrasivas (2) están representadas por granos abrasivos que comprenden abrasivo, en gran parte libre de aglomerante.
3. El aglomerado (1) según la reivindicación 1 caracterizado en que las partículas abrasivas (2) comprenden al menos un abrasivo y un aglutinante.
4. El aglomerado (1) según la reivindicación 1 caracterizado en que una parte de las partículas abrasivas (2) está formada por granos abrasivos que comprenden abrasivo y en gran parte libre de aglutinante y la otra parte de las partículas abrasivas (2) comprende un abrasivo y un aglutinante.
5. El aglomerado (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores caracterizado en que la longitud de las partículas abrasivas (2) es de al menos 100 micrómetros, de manera particularmente preferida alrededor de 250 a 800 micrómetros.
6. El aglomerado (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores caracterizado en que la densidad aparente del aglomerado (1) es aproximadamente 50 - 99% de la densidad aparente de las partículas abrasivas (2).
7. Una herramienta abrasiva (4) que comprende un cuerpo abrasivo (5), caracterizado en que el cuerpo triturador (5) presenta al menos dos aglomerados (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, que están incrustados en una matriz aglomerante.
8. La herramienta abrasiva (4) según la reivindicación 7 caracterizado en que la unión es una unión de resina sintética.
9. La herramienta abrasiva (4) según la reivindicación 7 caracterizado en que la encuadernación es una encuadernación de cerámica.
10. Un método para producir un aglomerado (1) según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6 que incluye los siguientes pasos del método:
- proporcionar una mezcla de al menos dos partículas abrasivas en forma de varilla (2) y partículas de vidrio, en donde las partículas de vidrio son en bloque, angulares o sustancialmente esféricas,
- calentar la mezcla a una temperatura que esté por encima de la temperatura de fusión de las partículas de vidrio y por debajo de la temperatura de fusión de las partículas abrasivas (2), y
- enfriar la mezcla a una temperatura que está por debajo de la temperatura de fusión de las partículas de vidrio.
11. El método según la reivindicación 10. caracterizado en que la proporción de partículas de vidrio en la mezcla de partículas abrasivas (2) y partículas de vidrio está entre el 2 y el 25 por ciento en peso.
12. El método según la reivindicación 10 o la reivindicación 11 caracterizado en que el diámetro de las partículas de vidrio está en el rango de entre 50 y 1000, preferiblemente entre 100 y 500 micrómetros.
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