O grão abrasivo é o elemento mais importante em uma ferramenta abrasiva. Ele cumpre a função primária de cortar e remover o cavaco, entrando em contato direto com o material a ser tratado e sendo responsável pelo resultado final em termos de desbaste e acabamento superficial, mas nem todos os tipos de grãos abrasivos se comportam da mesma forma em todas as superfícies.
Neste post tentaremos mostrar algumas recomendações sobre os aspectos que devem ser levados em consideração na escolha do grão abrasivo mais adequado de acordo com o trabalho a ser realizado e as condições em que será realizado.
As propriedades mecânicas críticas de um grão abrasivo
Qualquer material pode atuar como abrasivo dependendo da superfície contra a qual o aplicarmos, porém, sua capacidade de enfrentar vitoriosamente o maior número de elementos possível será o que determinará sua validade como “ferramenta abrasiva” e para isso deve haver algumas qualidades mecânicas críticas: dureza e tenacidade.
Dureza:
Esta é a qualidade mais importante que caracteriza um abrasivo. A dureza determina a capacidade de um material de arranhar ou ser arranhado por outro, portanto, qualquer material usado como abrasivo deve exceder a dureza do material a ser tratado.
A classificação dos materiais por sua dureza tem sua origem em 1822, quando o geólogo alemão Friedrich Mohs listou vários minerais pela capacidade de se arranharem, criando assim a primeira escala de dureza, “A escala de Mohs”, que, embora simplesmente desse um caráter qualitativo à informação, foi a base para posteriormente quantificá-la em valores específicos criando novas unidades de medida e permitindo um melhor estudo científico.
Tenacidade:
Ao contrário da dureza, a tenacidade é a capacidade de um material de absorver energia antes de se fragmentar sob condições de impacto, ou o que poderíamos definir em um abrasivo, sua resistência ao desgaste. Essa qualidade, mesmo que não seja tão crítica quanto a dureza, determinará o comportamento de nosso abrasivo e sua duração.
Ambas as qualidades, dureza e tenacidade, tendem a se opor, o que é muito duro costuma ser quebradiço… não muito tenaz, por isso às vezes um certo grau de dureza deve ser sacrificado se for suficiente, para melhorar o desempenho do abrasivo.
Tipos de grãos abrasivos e suas características
Embora originalmente baseado em minerais naturais para a construção de produtos abrasivos, hoje os materiais sintéticos são utilizados exclusivamente para uso industrial, melhorando notavelmente suas qualidades por meio de tratamentos térmicos.
Os principais tipos de grãos utilizados na fabricação de abrasivos flexíveis são: Carbureto de Silício, Zircônia Alumina e Óxido de Alumínio em sua versão básica, fundido, e na versão denominada cerâmica, obtidos por processos especiais de transição (Sol-Gel).
Carbureto de silício:
- Composição de cristal.
- Dureza excepcional, embora a tenacidade seja limitada.
- Bordas muito afiadas.
- Adequado para trabalhar materiais especialmente duros.
- Acabamentos muito bons.
É o mais duro dos abrasivos convencionais, embora sua estrutura cristalina também o torne altamente frágil. É utilizado apenas para o lixamento de materiais especialmente duros como pedra, vidro, cerâmica ou ligas de altíssima dureza, pois sua baixa tenacidade reduz sua durabilidade. Também é usado em padrões de acabamento muito finos, pois sua estrutura cristalina e nítida fornece superfícies de alto brilho.
Zirconia Alumina:
- Composição cristalina laminar.
- Resistência muito alta.
- Capacidade de autoafiação.
- Alta capacidade de corte ao longo da vida útil.
- Adequado para desbaste em processos de média a alta pressão.
Este material é uma combinação de óxido de alumínio e zircônia, que proporciona corte rápido e maior resistência ao trabalhar com a maioria dos metais. A estrutura laminar deste grão confere-lhe a capacidade de se autoafiar devido ao desgaste descontínuo de ambos os componentes, Coríndon/Óxido de Alumínio (mais duro) e Zircônio (mais tenaz), mantendo uma elevada relação de corte ao longo da sua vida útil.
Óxido de alumínio (Coríndon):
- Composição de cristal
- Excelente combinação de dureza e tenacidade.
- É o abrasivo sintético mais utilizado.
- Adequado para quase todos os materiais metálicos.
O mais comum dos abrasivos, pois possui alta dureza, apenas ligeiramente inferior ao Carbureto de Silício, mas uma tenacidade visivelmente superior, oferecendo melhor desempenho na grande maioria das aplicações. O Coríndon é o abrasivo por excelência devido ao seu baixo custo e versatilidade.
Óxido de alumínio cerâmico:
- Composição na forma de microcristais.
- Alta dureza e excepcional resistência.
- Capacidade de autoafiação.
- Alta capacidade de corte ao longo da vida útil.
- Com alto desempenho e poder de corte com pressões de trabalho moderadas
O Óxido de Alumínio em sua versão processada por Sol-Gel é o tipo de grão com melhores resultados em aplicações onde é necessário remover grandes quantidades de material, pois mantém a alta dureza original do Coríndon, aumentando sua tenacidade por formar uma estrutura microcristalina que, ao se fragmentar, gera novas arestas de corte.
Dispersão de grãos
A dispersão ou concentração de grãos, refere-se à quantidade de grãos abrasivos presentes em uma unidade de superfície, e embora um valor específico de “densidade” de grãos não seja encontrado, é possível diferenciar entre três tipos principais de dispersão: padrão, grão aberto e alta densidade.
Esta concentração de grãos influenciará significativamente o comportamento do abrasivo por uma questão de física simples. Quanto maior for a quantidade de grãos, menor será a pressão exercida por cada um deles, e com ela, a capacidade de penetração, limitando assim a agressividade do abrasivo, embora melhorando o acabamento e normalmente aumentando a sua performance, visto que o esforço suportado em conjunto vai ser menor. Ao contrário, uma dispersão aberta proporcionará uma maior capacidade de penetração, bem como um maior espaço entre os grãos que ajudará a retardar o empastamento em materiais macios e melhorar a taxa de remoção em materiais muito duros.
O tamanho do grão ou “granulometria”
Para identificar o tamanho médio de um grão abrasivo, utiliza-se uma numeração que costuma seguir padrões definidos por várias organizações de acordo com sua origem (FEPA, CAMI, JIS, GOST …). Embora existam fabricantes ou produtos específicos para os quais se estabelece uma numeração baseada diretamente no tamanho médio do grão em mícrons, em geral, é o número que costuma acompanhar um abrasivo indicando o tamanho do grão, refere-se ao número de furos por polegada quadrada que possui a peneira através da qual aquele grão foi filtrado durante um processo de sedimentação, portanto, quanto maior a numeração, mais fino será o grão
Cada fabricante usa essa numeração com base em alguns dos regulamentos existentes, embora possam introduzir certos desvios de seu interesse. A marcação europeia é a mais fácil de reconhecer, uma vez que identifica o grão com um “P” garantindo que a sua peneiração foi efetuada de acordo com um regulamento específico da FEPA (Federação Europeia de Produtores de Abrasivos) e o seu tamanho não pode ultrapassar os limites específicos marcados por este regulamento..
Conhecer estas recomendações será muito útil para escolher o grão abrasivo mais adequado de acordo com o trabalho a ser realizado e as condições em que vai se realizar, desta forma os resultados finais terão o sucesso esperado..
