Escolhendo as Partículas Abrasivas Certas para Rebolos: Soluções Naturais vs. Artificiais

As partículas abrasivas usadas para rebolos são de dois tipos: 1. Abrasivo Natural e 2. Abrasivo Artificial. Geralmente, para a maioria dos propósitos, abrasivos naturais não são usados devido a certas vantagens dos abrasivos artificiais (fabricados).

Abrasivos Naturais:

Estes são produzidos por forças incontroláveis da natureza.

Os seguintes são os abrasivos naturais geralmente encontrados e usados:

(a) Arenito ou quartzo sólido

(b) Emery (50-60% Al₂O₃ cristalino + óxido de ferro)

(c) Coríndon (75-90% Al₂O₃ cristalino + óxido de ferro)

(d) Diamantes

(e) Granada.

Eficiência das Partículas Abrasivas:

A eficiência das partículas abrasivas depende de:

(i) Pureza

(ii) Uniformidade na composição.

(iii) Dureza — Regra comum é que a dureza do abrasivo deve ser maior que a do material da peça.

(iv) Tenacidade — Se o rebolo não for tenaz, as partículas abrasivas fraturarão prontamente e o desgaste do rebolo será excessivo.

(v) Nitidez da fratura — A melhor ação de corte é obtida por abrasivos de arestas afiadas. Os abrasivos naturais dão arestas arredondadas e, portanto, não são eficientes no corte.

Avanços nas Partículas Abrasivas:

Houve uma mudança significativa no tipo de material da peça de materiais macios para materiais duros de retificar usados em várias aplicações. Qualquer material duro só pode ser ainda mais usinado ou acabado por um processo de retífica. Estes materiais mais novos e duros representam um desafio definido para o rebolo.

Tudo isso requer melhoria significativa nos rebolos, tanto em termos de especificação do rebolo quanto de técnicas de fabricação.

Algumas destas melhorias são:

i. Abrasivos mais tenazes que permanecem afiados por um período mais longo

ii. Abrasivos friáveis que se re-afiam continuamente para expor arestas de corte mais novas e afiadas

iii. Rebolos que produzem baixos níveis de vibração em velocidades mais altas

iv. Tolerâncias geométricas mais apertadas nos rebolos.

Fabricantes de abrasivos desenvolveram várias soluções para atender aos requisitos acima, alguns deles usando uma combinação de abrasivos mais novos (um tal produto é a linha de produtos 86A), sistemas de ligante melhorados e limites de fabricação mais apertados, resultando em um produto significativamente superior para aplicações de retífica de precisão.

O abrasivo 86A é um abrasivo revolucionário para aplicações de retífica de precisão. Existem basicamente duas famílias de abrasivos, a saber, Óxido de Alumínio (AlO) e Carboneto de Silício (SiC).

Abrasivos de óxido de alumínio são usados para aplicações de retífica ferrosa e Carboneto de Silício para retífica não ferrosa. Dentro da família de abrasivos AlO existem vários tipos de abrasivos baseados em sua composição química e estrutura cristalina.

AlO Monocristalino (denotado como 32A) e Óxido de Alumínio Branco (38A) são dois dos tipos mais comuns de abrasivos AlO. 32A é um abrasivo de corte rápido usado para aplicações de retífica de precisão pesada. 38A é um tipo de abrasivo friável usado para aplicações de retífica de precisão.

As propriedades de ambos estes abrasivos foram combinadas para obter o novo abrasivo convencional revolucionário chamado 86A. Este grão tem a capacidade de reter sua aresta por um período mais longo, resultando em corte mais frio e menos danos metalúrgicos à superfície da peça. Além disso, a aresta de corte mais duradoura significa mais peças entre apreciações, reduzindo assim os custos de retífica.

O abrasivo 86A é mais adequado para aplicações de alta produtividade devido às suas propriedades de alta taxa de remoção de material. Também se mostrou eficaz em materiais difíceis de retificar. O abrasivo 86A é mais adequado para retífica de aços rápidos, ligas fundidas e fresas, ligas de níquel e aços de alto cromo. A dureza dos abrasivos 86A é da ordem de 2150—2250 knoop, enquanto a dureza dos abrasivos 38A é em torno de 1900—2100 knoop.

Um desempenho comparativo de abrasivos 86A versus 38A é mostrado nas Figs. 20.4 (a) e (b). Fica claro que a razão de retífica (definida como a razão do volume de material removido para o volume de desgaste do rebolo) para a roda 86A é maior sobre uma faixa de taxas de remoção de material comparada ao abrasivo 38A.

A tenacidade específica do grão é maior para abrasivos 86A que 38A. Além disso, a energia de retífica específica é menor para a roda 86A, pois para a mesma potência consumida por ambas as rodas, o material removido pela roda 86A é substancialmente maior. Na contagem final, a retificabilidade (definida como a razão da razão de retífica e a razão de retífica específica) das rodas 86A é maior que a das rodas 38A.

Algumas das aplicações onde os abrasivos 86A mostraram superioridade significativa são retífica de sala de ferramentas, retífica plana, retífica de engrenagens, retífica interna, retífica de pista de rolamento e outras aplicações de retífica de forma.

Abrasivo Artificial ou Fabricado:

A qualidade e composição destas partículas podem ser facilmente controladas e sua eficiência é muito melhor que a dos abrasivos naturais.

Os abrasivos fabricados mais comumente usados são:

(a) Carboneto de Silício (SiC):

Está disponível em variedade de cores. Uma variedade especial de verde-azulado é muito adequada para retificar ferramentas de ponta. Os nomes comerciais são 'Carborandum', 'Crystolon', 'Electron', etc.

(b) Óxido de Alumínio (Al₂O₃):

Os nomes comerciais para óxido de alumínio fundido são 'Aloxite', 'Alundum' e 'Borolon'. Sua forma especial é Al₂O₃ branco que, quando puro, parece cristal branco brilhante. É mais adequado para aços de ferramenta onde a geração de calor devido à retífica é baixa.

(c) Carboneto de Boro.

(d) Nitreto de Boro (CBN):

Rebolos CBN são usados para retificar aços endurecidos e difíceis de retificar. Estes têm vida longa e altas razões de retífica. Temperatura encontrada na retífica é muito menor e, portanto, acabamento e qualidade de superfície muito melhores.

Fabricação de Abrasivos Artificiais:

(a) Carboneto de Silício:

Na sua fabricação, os seguintes ingredientes são completamente misturados e aquecidos em forno elétrico a cerca de 2320°C por cerca de 36 horas. Então, toda a massa sólida é triturada, lavada e tratada com alcalinos. É novamente lavada e finalmente moída em partículas pequenas. Estas são então peneiradas em peneiras de diferentes números de malha. Para retífica fina, partículas (180—200 malha) são tomadas.

Os vários ingredientes são:

(i) Areia de sílica — 25 partes

(ii) Coque de petróleo obtido por destilação não destrutiva (de forma muito pura) — 34 partes

(iii) Sal comum — 2 partes

(iv) Serragem (pó de madeira) — 12 partes

Destes, a areia de sílica dá silício, coque de petróleo fornece carbono e serragem queima em alta temperatura para dar estrutura porosa. É geralmente de cor verde-escuro.

(b) Óxido de Alumínio (Al₂O₃):

É fabricado fundindo mineral bauxita (Al₂O₃ hidratado + Si₂O₃ + óxido de titânio) misturado com coque moído e sucata de ferro. Isso é fundido em forno elétrico e após a fusão completa, é triturado, lavado, tratado com alcalinos, lavado novamente e finalmente moído e classificado. É de cor marrom-avermelhada, e é tenaz e afiado, tendo tendência a fraturar facilmente e assim usado para retificar aços de ferramenta.

Comparação de SiC e Al₂O₃:

(i) Al₂O₃ é mais tenaz que SiC mas sua dureza é menor. Al₂O₃ é, portanto, muito adequado para retificar materiais de alta resistência à tração (2700 kgf/cm²). Se Al₂O₃ for usado com material de baixa resistência à tração, então a resistência oferecida pelo material na roda será menor. Neste caso, as partículas abrasivas não caem da roda e continuam ficando embotadas, então a retífica será ruim. Portanto, todos os materiais tenazes como aço rápido, bronze tenaz e cobre devem ser retificados por Al₂O₃ e não outros.

(ii) SiC é mais duro e mais frágil. Se for usado com materiais de alta resistência à tração, então mais resistência será oferecida pela peça na roda e as partículas abrasivas cairão rapidamente devido a fraturas rápidas produzindo uma auto-afiação mais rápida. É usado principalmente com materiais de baixa resistência à tração como ferro fundido, pontas de carboneto, ferramenta de tungstênio e todos os materiais não metálicos como mármore, borracha dura, plástico, couro etc. Com estes materiais, partículas de Al₂O₃ mais tenazes sofrem menos fraturas. Dureza de risco de partícula SiC é maior. Uma forma especial de SiC é usada para retificar e reafiar ferramentas com pontas de carboneto cementado.