La humanitat coneix els abrasius des de fa mil·lennis. La gent utilitzava pedres i sorra per donar forma i esmolar ganivets, llances, puntes de fletxa i hams. El primer abrasiu va ser el gres, en el qual el paper de la substància activa el feien els grans de quars més petits. Fins al descobriment dels mètodes de processament dels metalls, aquest material abrasiu va fer possible el desenvolupament de tota la humanitat, des de llavors la gent simplement no tenia altres maneres de fabricar eines per al treball i armes.
Què és des del punt de vista físic
En general, els abrasius són minerals molt durs que es troben a l'extrem superior de l'escala de duresa de Mohs, des del quars fins al diamant. Però fins i tot els materials tous poden fer aquesta funció. Les esponges, el bicarbonat de sodi i els pous de fruita es poden anomenar amb raó abrasius. Ens trobem amb ells diàriament i la seva importància en la vida diària d'una persona és gran.
En quins processos es poden utilitzar?
Sovint s'anomena material abrasiu, no per les seves propietats físiques, sinó per les característiques d'ús. Hi ha diverses classes d'aquests processos. En particular, en una màquina de sorra, es pot utilitzar el major nombre de materials, que en condicions normals no tenen propietats abrasives pronunciades. Aquest equip utilitza un potent corrent d'aire o aigua, en el qual petites partícules d'algunes substàncies es mouen a gran velocitat. En alguns casos, s'utilitza una malla abrasiva, que fa el paper d'un filtre picador.
Les màquines de sorra s'utilitzen per polir i acabar peces i productes acabats. En aquest cas, es pot agafar pràcticament qualsevol material abrasiu: des de closques de fruits secs i llavors de cultius de fruites, closques de mol·luscs i altres matèries orgàniques fins a les més petites peces d'acer, escòries, vidre o fins i tot bicarbonat de sodi.
Components principals
La sorra de quars és l'abrasiu més popular per a ponts de sorra i altres estructures d'acer. En aquest cas, es produeix una eliminació d'òxid molt eficaç, la qual cosa augmenta significativament la durabilitat de les estructures d'enginyeria. Aquest procés requereix abrasius d' alta densitat. Per regla general, la neteja d'estructures metàl·liques implica l'ús d'aire comprimit. Actua com un accelerador de partícules i no té cap efecte corrosiu addicional.
No obstant això, en alguns casos, també es pot utilitzar aigua. Sobretot quan es neteja el formigóestructures. Gairebé totes les estructures construïdes a la zona costanera ho necessiten periòdicament. El fet és que una capa gruixuda de sal i altres compostos agressius creix a la seva superfície amb el temps. L'aigua dolça, a la qual prèviament s'ha afegit el material adequat (abrasiu), no només els elimina del formigó, sinó que també produeix una "desalinització". De nou, aquesta acció augmenta significativament la vida útil dels edificis.
Polir productes acabats
El poliment és el procés més important en què els abrasius tenen una gran demanda. Per regla general, per perfeccionar els productes acabats o algunes peces s'utilitzen pastes especials o discos tous, així com compostos basats en resines sintètiques. Fins i tot es demana una simple esponja abrasiva. L'òxid de ceri, el diamant, el quars, l'òxid de ferro i els òxids de crom són els compostos més utilitzats actualment.
La novaculita (roca silícea densa) també és una bona matèria primera per a la producció de materials de poliment. L'òxid de ceri és el mineral més utilitzat per polir el vidre. Aquest compost no el ratlla, però li dóna una suavitat i brillantor especials. En els darrers anys, però, el carbur de silici i els diamants sintètics s'han utilitzat amb més freqüència amb aquesta finalitat. A partir d'ells, es produeix un cinturó abrasiu especialment car i eficaç. És molt adequat per processar materials especialment "capritxosos".
Ús de camps magnètics
En els últims anys, cada vegada més sovint a la indústria comencen a practicar el procés d'esmolat abrasiu. Això no fa servir aigua.sota pressió i no aire comprimit: les partícules més petites d'abrasius planen en un camp magnètic potent, que forma la "mola". Aquest mètode s'utilitza en enginyeria de precisió, ja que es pot utilitzar per polir o esmolar aquelles peces que normalment són massa cares i/o requereixen molt de temps de processar. Com a abrasiu, els compostos d'alumini amb els metalls que tenen aquesta propietat s'utilitzen amb més freqüència.
Mètodes de polit magnetoreològic
Amb el mètode de polit reològic, l'eina abrasiva "física" no s'utilitza en absolut. Els materials es barregen amb líquids, en el gruix dels quals es mouen sota la influència dels camps elèctrics. Aquest mètode és molt similar al descrit anteriorment i també s'utilitza en algunes peces d'enginyeria de precisió i indústries similars.
En general, en els darrers anys s'estan utilitzant cada cop més en la producció abrasius premesclats amb líquids o resines sintètiques. Un bon exemple és la pasta abrasiva mullada amb GOI a base d'òxid de crom. Fa temps que es coneix, però només en els darrers anys ha rebut una atenció especial. El motiu és senzill: el baix cost d'aquest compost i la seva alta eficiència en el poliment. A més, la pasta abrasiva actua suaument sobre el material processat sense ratllar-lo ni danyar-lo.
Rodes abrasives per a esmoladores angulars («esmoladores»)
No només s'utilitzen per polir. Els abrasius també poden tallar materials especialment durs. Per fer-ho, utilitzeu unes moles primes fetes a base d'òxid d'alumini i fenòlics.trames. En casos rars, s'utilitza un disc abrasiu metàl·lic. Aquestes eines són indispensables, en particular, en l'extracció de marbre a les pedreres. El fet és que aquest mineral és molt dens, és difícil de tallar amb serres normals.
Com ja hem dit, per serrar s'utilitzen òxid d'alumini, carbur de silici, diamants artificials i carbur de bor. Es poden utilitzar per fer un disc abrasiu, també s'utilitzen per formar serres especials per a materials especialment duradors.
Eines principals utilitzades per a la indústria
Així, aquests compostos són necessaris per esmolar, polir i tallar materials. La indústria moderna utilitza més sovint una eina abrasiva d'origen artificial. La raó d'això és el cost relativament baix dels sintètics. Els compostos d'origen natural són molt més cars. Aquests inclouen l'òxid d'alumini, que hem esmentat repetidament, així com el carbur de silici, el diòxid de zirconi i els anomenats superabrasius (diamant o nitrur de bor).
Les excepcions són rares i estan representades principalment per corindó. És molt car i el seu ús en producció és força limitat. En casos encara més rars, s'utilitzen diamants naturals que no són adequats per tallar a causa de la seva mida extremadament reduïda o defectes estructurals.
L'evolució dels abrasius industrials
La història dels abrasius industrials per a moles va començar amb minerals naturals: quars i silici, així com corindó. Va ser aquest últim, per cert, per primer cop el que va rebre el nom d'"esmeril". Va ser el primer barabrasiu. El rebuig dels minerals naturals va començar a la primera meitat del segle XX i es va acabar gairebé completament al final. I el punt aquí no era només l' alt cost dels materials naturals. El fet és que tots tenen propietats estrictament definides que no es poden canviar de cap manera. Els abrasius sintètics, creats en determinades condicions, poden ser completament diferents i més adequats per resoldre algunes tasques atípiques.
Per exemple, mitjançant les noves tecnologies, es pot crear un compost amb una forma de partícula que s'assembla a un xip. Aquest material és ideal per aplicar rodes de poliment a la superfície. A més, es poden crear materials completament nous combinant, per exemple, òxid de titani amb compostos d'alumini. Aquests abrasius són ideals per a superfícies especialment dures.
Quan va tenir lloc el "avenç abrasiu" al sector?
La producció moderna d'abrasius, inclosa la producció de moles i pells d'esmeril, és difícil de descriure a causa de la gran quantitat de marques i patents, que en molts casos descriuen el mateix producte. La solució a aquestes col·lisions és senzilla: a causa de les diferències més petites en la composició química, podeu registrar una nova marca comercial. Però, quina és la base dels abrasius sintètics i quan va tenir la indústria l'oportunitat d'utilitzar-los a gran escala?
Un esdeveniment realment significatiu va ser el descobriment del carbur de silici, un mineral que no es troba a la natura. La creació de l'alúmina sintètica a la dècada de 1890 només va estimular l'inici de la recerca en aquesta àrea. A finals de la dècada de 1920l'alúmina sintètica, el carbur de silici, el granat i el corindó eren els principals abrasius industrials.
Però el veritable avenç va arribar el 1938. Va ser llavors quan es va poder obtenir òxid d'alumini químicament pur, que va trobar immediatament la més àmplia aplicació en enginyeria mecànica. Aviat va quedar clar que una barreja de zirconi i alúmina era ideal per a treballs de tall exigents en metalls especialment durs. Es tracta d'un pols abrasiu realment únic: manté un alt rendiment, però és relativament barat. Avui dia, la palma encara està subjecta per òxid d'alumini sintètic, que ha conservat l'estructura microcristal·lina original de les matèries primeres de bauxita. En particular, es va crear d'aquesta manera l'únic Cubitron™, així com els abrasius a base de ceràmica sota la marca SolGel™.
Sobre les "millors amigues de les noies"
El diamant natural és la pedra abrasiva més antiga. Es va fer popular l'any 1930. Hi havia dues raons per això. En primer lloc, fins aquell any, el volum de mineria de diamants era simplement insignificant i físicament no podia cobrir les creixents necessitats de la indústria. En segon lloc, a causa de la sensació aguda de guerra imminent, molts països van començar a buscar urgentment maneres de processar el carbur de tungstè amb màquines. Aquesta substància encara s'utilitza en la producció de nuclis per a projectils perforants.
El problema va ser la duresa poc realista d'aquest material, que el processament abrasiu simplement no va prendre. Un estudi realitzat als anys 60 per la General Electric Companyva donar lloc al desenvolupament dels diamants sintètics. En última instància, la investigació en aquesta àrea condueix al descobriment del nitrur de bor cúbic, CBN. Aquest compost dur com un diamant s'utilitza àmpliament en la fabricació d' altres abrasius, ja que literalment pot triturar acers durs fins a la pols.
Per descomptat, totes aquestes substàncies abrasives, a més de totes les seves meravelloses propietats, tenen un gran inconvenient: el cost. Una excepció recent és l'abrasiu Abral, sintetitzat per l'empresa europea Pechiney. Aquesta empresa ha desenvolupat una mena de "substitut dels diamants", que, encara que no són inferiors a ells en duresa, guanya significativament en preu.
Però no van ser només els propis abrasius els que van impulsar la indústria. De gran importància van ser els materials utilitzats com a base per a la seva aplicació. En particular, quan es va crear la baquelita, va ser possible produir moles més lleugeres però més duradores. Es trituraven de manera més uniforme i els abrasius estaven millor distribuïts en el seu volum intern. Això va donar lloc a una manipulació del material significativament millor.
Paper de vidre
Les pells d'esmeril utilitzen teixits artificials i naturals, pel·lícules i fins i tot paper normal reforçat amb fibres teixides com a base. En alguns casos, el "paper de vidre" s'obté impregnant un teixit amb una solució a base de resines fenòliques o aigua (amb l'addició d'abrasius, és clar). També es pot obtenir una esponja abrasiva. Aquestes eines són àmpliament conegudes per gairebé tothom, les trobem constantment idiari.
Hem descrit moltes aplicacions d'aquests materials. Però el fet és que la persona mitjana no es troba amb la majoria d'ells a la seva vida. Per tant, molta gent sap de moles, pedres d'esmolar o el mateix paper de vidre, algú va utilitzar una malla abrasiva. Però poques persones coneixen els tipus específics de substàncies que utilitzen, per exemple, els fabricants de coixinets o ganivets d' alta qualitat d'acers súper durs. Aquests últims, per cert, són gairebé impossibles d'esmolar a casa. Els "esmoladors" per a ells necessiten molt especials.
Quines aplicacions són adequades per a aquest o aquell abrasiu?
Per a necessitats específiques, calen superabrasius, que ja hem comentat breument anteriorment. També es presenten en forma de pells d'esmeril, raspalls abrasius, discos i cercles. Per tant, en la producció de ganivets de graus estàndard d'acer, els fabricants utilitzen òxid d'alumini i carbur de silici. La producció en sèrie, en canvi, sol requerir un ús més extens de màquines de granallament de sorra: acer inoxidable, coixinets de boles i processament en massa de fustes especialment dures. No obstant això, en la majoria dels casos, els industrials es mantenen fidels al "bon vell" òxid d'alumini. Aquesta pols abrasiva és barata però molt eficaç.
Finalment
Els abrasius, directament o indirectament, tenen un paper important en la producció de gairebé tot el que la gent tracta diàriament. En particular, sense ells, és impossible crear estoigs d'alumini anoditzat, quetan popular entre els fans dels productes "poma". No oblideu que una simple "moladora" de pedra abrasiva o fins i tot un paper de vidre normal és el fruit de l'activitat de moltes generacions de científics i artesans que han recollit i sistematitzat els seus coneixements al llarg dels anys.
Les empreses que produeixen diversos tipus d'abrasius, moles i pells d'esmeril, utilitzen el coneixement teòric que està present en moltes indústries relacionades. Es guien per les dades obtingudes durant l'estudi de la ceràmica, practiquen àmpliament la química aplicada, la física i la metal·lúrgia. Els abrasius sempre seran útils, són una característica clau del cicle de producció modern de moltes empreses.
