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El grano cerámico, ¿qué es y para qué se utiliza?

Posted on 28/03/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

Si habéis seguido nuestro blog, hasta ahora hemos repasado la evolución de los materiales abrasivos, desde los componentes naturales básicos que utilizaban en la prehistoria, hasta compuestos sintéticos como el ZQ con el que introdujimos el concepto de AUTOAFILADO.

Llegados a este punto, es el momento de conocer al gran cerámico, el que actualmente ocupa el primer puesto en la pirámide de los materiales abrasivos de la industria, especialmente en lo que respecta a la capacidad de desbaste (superabrasivos como diamante y CBN aparte).

Características del Grano Cerámico

Desarrollado ya en la década de los 80, ha sido ya en el s.XXI cuando el abaratamiento de su producción en masa permitió su comercialización a nivel industrial en forma de abrasivo flexible.

Este revolucionario abrasivo se obtiene de forma sintética mediante la sinterización de un gel basado en un fino polvo de AL₂O_3.

Esta técnica confiere al grano abrasivo una alta dureza (propia del AlOx) además de incrementar notablemente su tenacidad.

Estas características lo convierten en un material abrasivo excepcional y su rápida penetración en la industria es buena muestra de ello.

micrografia grano abrasivo ceramico crudo — Micrografía grano abrasivo cerámico crudo

La estructura cristalina del grano cerámico le confiere la capacidad de autoafilarse, es decir, descomponerse en pequeños fragmentos de forma gradual durante toda su vida útil.

De esta forma mantiene un alto poder de corte y un comportamiento estable exponiendo siembre nuevas aristas vivas.

Proceso de Auto-Afilado

Debido a las fuerzas del lijado, los micro-cristales (formados en el sinterizado) se rompen durante el proceso de lijado, manteniendo siempre aristas nuevas y afiladas.

VSM desarrolla y produce su propio grano cerámico en múltiples versiones, como se puede ver en nuestra gama de abrasivos industriales.

Mediante la tecnología de fabricación del grano Cerámico (GEL) además de obtener cristales en su forma aleatoria es posible utilizar lo que en sucesivos posts conoceremos como “Técnica de microreplicación” que están suponiendo actualmente una nueva revolución en la industria de los abrasivos.

Descubre más información sobre abrasivos y sus materiales, como el circonio o zirconio de la mano de VSM Abrasivos, expertos en la fabricación de abrasivos. Contamos con una amplia gama de lijas de banda, discos de lija y mucho más.

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El circonio: historia y características

Posted on 06/03/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

El circonio (del persa zargun, que significa «color dorado») fue descubierto en 1789 por el químico alemán Martin He|inrich Klaproth a partir del circón (Zr [SiO₄]); aunque como piedra preciosa ya era conocido desde la antigüedad. La historia de los abrasivos tiene una larga trayectoria, remontándose hasta la prehistoria.

El circonio o zirconio es un metal de transición brillante, y entre sus características físicas, podemos decir que se trata de un metal de color blanco grisáceo, duro, resistente a la corrosión, de apariencia similar al acero. Entre sus usos, uno de los principales es como material abrasivo. Además, es un metal pesado (densidad 6,501 g/ cm³ a 25 °C), pero más ligero que el acero, con una dureza similar a la del cobre.

Historia del Circonio

En 1824 el químico sueco Jons Jakov Berzelius lo aisló en estado impuro, y hasta 1914 no se preparó el metal puro, sin embargo, hasta 1924 no se determinaría la correcta masa atómica, ya que se desconocía que el circonio natural siempre contiene pequeñas cantidades de hafnio. Sin esta información, las mediciones de la masa atómica siempre fueron un algo elevadas.

Curiosidad: La primera aplicación práctica del circonio fue su utilización como flash en fotografía.

Estructura cristalina:

Según vimos en el artículo sobre la dureza y tenacidad del óxido de aluminio y el carburo de silicio, para la fabricación de abrasivos, dureza y tenacidad son dos cualidades críticas en un grano abrasivo, que desgraciadamente se contraponen.

La excelente tenacidad del Circonio lo convierte en un candidato perfecto para ser utilizado en una estructura de grano abrasivo, aunque no de forma individual, pues aunque su capacidad de resistir impactos sin fragmentarse le proporciona una gran duración, su menor dureza respecto el resto de materiales abrasivos comunes, le impediría desarrollar un trabajo adecuado.

No obstante, presenta una característica única de auto-afilado que prolonga su duración en operaciones de eliminación de material. Así, el zirconio es adecuado para operaciones de lijado de metales y de superficies planas de madera, dado que la fractura controlada del grano produce continuamente nuevas aristas de corte.

Combinando las cualidades del Circonio Zirconia-Alumina, mediante una unión estratégica del Circonio y el Óxido de Aluminio, se consiguió crear el primero de los granos abrasivos con tecnología de autoafilado.

Una disolución eutéctica de Al₂O₃ y ZrO₂forma espontáneamente finas capas interpuestas del duro Al₂O₃ y el tenaz ZrO₂, que se solidifican una junto a otra y dan lugar a este excelente abrasivo.

Éste supuso un gran avance en las últimas décadas del siglo XX y sigue siendo ampliamente utilizado para el lijado de materiales sin requerimientos especialmente estrictos.

El desgaste progresivo y de forma alternada de las diversas capas de Al₂O₃ y ZrO₂ por sus distintas durezas, proporcionan a este abrasivo la capacidad de generar aristas vivas de corte de forma continua, manteniendo su efectividad durante toda la vida útil.

Los abrasivos de circonio de VSM son ideales para el lijado de cualquier acero y sus aleaciones, hierro fundido y metales no férricos como el aluminio, el latón y el bronce. Las técnicas de recubrimiento especiales los capacitan para trabajar tanto en procesos manuales como automáticos.

VSM dispone de una amplia gama de abrasivos industriales con la tecnología de grano VSM ZIRCONIA ALUMINIA (ZA). Puedes encontrar más detalles en la categoría de abrasivos en grano de VSM.

Dureza y tenacidad del Óxido de Aluminio y el Carburo de Silicio

Posted on 27/02/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

Diferencias entre la dureza y tenacidad de los abrasivos de Óxido de aluminio y los abrasivos de Carburo de Silicio

Como comentamos en el post “El pilar de los abrasivos actuales”, los Abrasivos con Óxido de Aluminio y Carburo de Silicio tienen como características principales la dureza y la tenacidad. Ya que el grano es el elemento primordial del abrasivo, es importante considerar el tamaño que se utilizará. Este, está determinado por el número de malla por pulgada lineal que tiene el tamiz a través del cual pasa el grano en cuestión.

El uso de abrasivos de grano grueso sirve para materiales suaves, de desbaste rápido, cuando el acabado no es importante y para abarcar grandes áreas de contacto.

Por el contrario, el grano fino sirve para materiales duros, frágiles y quebradizos como aceros, carburos cementados y vidrio, para acabados finos, para pequeñas áreas de contacto y para mantener pequeños perfiles.

La lija o aglutinante es el material de soporte que sostiene el grano pegado al material abrasivo, aunque nos podemos encontrar como soportes:

Tela
Fibra
Combinación entre tela y papel
Fibra vulcanizada
Soporte metálico.

Se utilizan diversos tipos de aglutinantes para fijar los granos entre sí, desde yeso o cerámica en algunas piedras abrasivas, cola, derivados de cartílago y huesos de animales, hasta materiales sintéticos como los adhesivos producidos a base resinas sintéticas como los recomendados para herramientas, que SI van a trabajar en un ambiente húmedo debido a su gran resistencia al agua y su excelente poder de adhesión. Son menos flexibles que los naturales y son los más empleados.

Es importante considerar la dureza del material; éste es el límite de resistencia con que el material de liga sujeta los granos.

También es una medida de resistencia del esfuerzo compuesto del material de liga y granos con las tensiones del rectificado. Esta se puede indicar por medio de letras, empezando con A, B, C, D, etc. como las más blandas y terminando con X, Y, Z como las más duras.

La dureza la definimos como la resistencia de materiales a la modificación de la penetración, la abrasión, el rayado, cortadura, deformaciones, etc., a través de otro material.

Por ejemplo, el vidrio es un material más resistente para rayar que la madera, material que puede ser rayada sin dificultad. Por tanto, el vidrio es un material que tiene más dureza que la madera.

Estudio y clasificación de los minerales

A lo largo de la historia llegó un momento en que se tuvo que realizar estudios y clasificación de los minerales, ya que se necesitaba distinguir los diversos grados de dureza de los materiales, en este caso, minerales y rocas.

El primer intento lo realizó Carl Friedrich Christian Mohs, geólogo y mineralogista alemán. El procedimiento de su trabajo, aunque poco científico, si se entiende como profesional, ya que puede emplearse en el campo de los geólogos gracias a su sencillez de aplicación y memorización.

Interesante destacar que Mohs determina la dureza de los materiales términos relativos, midiéndola en base al detrimento de peso del material tras aplicar una abrasión en condiciones normalizadas.

De este modo Mohs demostró que el diamante es el material con más resistencia al impacto de otros materiales, seguido del corindón (óxido de aluminio).

La dureza del carburo de silicio la encontramos en la escala de Knoop (Frederick Knoop), cuya escala determinó como máximo criterio la resistencia a la penetración de una piedra, método que permite una medición objetiva de la dureza del grano.

El ensayo para definir su escala consistió en presionar en una zona de la muestra con un indentador piramidal de diamante sobre la superficie pulida del material a ensayar, y con una fuerza y tiempo de empuje determinado.

El resultante se midió utilizando un microscopio donde se observaban las diagonales de la huella, pudiendo definir así la dureza de diversos materiales.

Su método era simple: cada grano, debido a las fuerzas de corte, soporta una carga, como si fuera golpeado con por ejemplo un martillo.

Según Knoop, el comportamiento durante el proceso de lijado viene determinado no únicamente por su dureza, sino también por su tenacidad, es decir, la resistencia que tiene el material a ser fragmentado.

Por esta razón, dureza y tenacidad van de la mano, y los profesionales de los abrasivos tenemos en cuenta estas dos fuerzas en los distintos granos. Descubre otras diferencias entre óxido de aluminio y carburo de silicio.

Diferencia entre el Óxido de Aluminio y el Carburo de Silicio

Posted on 20/02/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

Desde VSM explicamos la principal diferencia entre el Óxido de Aluminio y el Carburo de Silicio.

Óxido de aluminio (Corindón)

El Óxido de aluminio o corindón, aún hoy día, es uno de los abrasivos más empleados en la fabricación de las herramientas abrasivas.

El Óxido de aluminio se produce en horno eléctrico mediante la electro-fusión de la bauxita.

Su pureza varía, según tipo, entre el 95% y 99%. Es un grano abrasivo muy duro que se caracteriza por un corte frío, una duración considerable.

Inicialmente tiene cantos vivos que arrancan virutas de material, pero esos cantos se desgastan enseguida y quedan redondeados hasta que por desgaste la partícula salta de la piedra.

Tiene tendencia a arromarse y está especialmente indicado para tareas de acabado de materiales blandos, en granos finos.

Clasificación de dureza = Escala de Mohs 9,2 – Escala de Knoop 20.000.

Carburo de silicio (Carborundo)

El carburo de silicio (Carborundo) es más duro pero más frágil que el óxido de aluminio. Debido a su friabilidad y fragilidad, el carburo de silicio se consume más rápidamente que el óxido de aluminio durante el pulido de materiales blandos.

Al lijar materiales más duros, el óxido de aluminio se consume más rápidamente porque tiene menor dureza que el carburo de silicio.

El carburo de Silicio se produce en horno eléctrico tratado a muy altas temperaturas con arena de sílice, coke residual de petróleo, sal (como agente purificante) y aserrín (para disipar los gases).

El resultado es una masa de cristales de elevada dureza y un alto índice de fractura.

Esta fragilidad, hace que al fracturarse presente continuamente aristas afiladas de excelente corte.

Es el más duro y cortante entre los abrasivos convencionales, lo que le convierte en ideal para acabados finos de materiales de elevada dureza ya que prácticamente no se desgasta, sino que se craquea o se rompe, dejando aflorar enseguida trozos de su base que vuelven a tener cantos vivos que sacarán nuevas virutas.

Es por este motivo que el carburo de silicio arranca más material, porque estos cantos no se desgastan por presión, simplemente se rompen y salen otros nuevos.

Su gran dureza, próxima a la del diamante, le hace excelente para el uso sobre vidrio, mármol, piedra y materiales duros. Con él se elaboran lijas de óxido de aluminio, discos de corte de metal, pastas para esmeril, etc.

Clasificación de dureza = Escala de Mohs 9,6 – Escala de Knoop 25.000.

Óxido de Aluminio y Carburo de Silicio Abrasivos diferentes

Como hemos visto, un abrasivo se compone de granos de mineral que al tener unas propiedades de mayor dureza y tenacidad permiten un arranque de materia y un moldeo de la superficie.

Sin embargo, el acabado que se logra en la superficie depende entre otros factores del tamaño de grano que se esté utilizando en cada operación. Por lo que existe diferencia entre el óxido de aluminio y el carburo de silicio.

Para tratar de regular los procesos de lijado se han establecido diferentes escalas que indican el tamaño del grano de mineral que se emplea.

La escala de los minerales que se usa es la siguiente:

16-18-24-30-36-40-50-60-80-100-120-150-180-200-220-240-280-320-360-400-500-600-800-1000-1200.

Esta numeración indica el tamaño de grano que se sitúa sobre el soporte siendo este inversamente proporcional al valor numérico, así los granos de menor numeración son los de mayor tamaño.

La forma de establecer el tamaño de estos granos es una separación mediante un juego de tamices, estos filtros separan los diferentes tamaños, y a medida que un grano va pasando tamices su tamaño es menor.

VSM pertenece a la FEPA (Federación of European Producers of Abrasives) que tiene normalizados el tamaño de los tamices y el cumplimiento de esta norma se indica con una P frente al tamaño del grano.

Cada tipo de grano puede trabajar en diferentes materiales, pero si se utiliza el tipo incorrecto de mineral para la operación de lijado, obtendrá resultados de brillo, rugosidad o duración de la lija peores de los esperados.

De forma general, se recomienda el uso de carburo de silicio para esmerilado de metales duros como el titanio, pulido brillante de todo tipo de metales y para esmerilado de vidrio o plásticos reforzados con fibra de vidrio.

En cambio el óxido de aluminio es adecuado para materiales más blandos como la madera, plásticos blandos y metales blandos como el acero al carbono o el aluminio.

Descubre de la mano de VSM las características del circonio y mucho más sobre este conocido grano abrasivo, sobre el carburo de tungsteno o averiguar si el acero se oxida.

Carburo de Silicio: historia y propiedades

Posted on 13/02/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

Como materiales abrasivos sintéticos tenemos el Óxido de aluminio – Corindón, que estuvimos hablando en el anterior post y el Carburo de Silicio, también llamado carborundo o carborundio (SiC). En otro artículo hablamos de las diferencias entre el óxido de aluminio y el carburo de silicio. No obstante, en esta ocasión, hablaremos del Carburo de Silicio, su historia y sus propiedades. ¡Sigue leyendo!

¿Qué es el Carburo de Silicio?

El carburo de silicio, también llamado carborundo, carborundio o carburindón (sic), es un carburo covalente formado por carbono y silicio de estequiometria 1:1 y que tiene una estructura de diamante, a pesar del diferente tamaño del C y Si, que podría impedir la misma.

Debido en parte a su estructura, es casi tan duro como el diamante, alcanzando durezas en la escala de Mohs de 9 a 9,5. Por ello, además, se usa como material abrasivo.

Este material fue descubierto accidentalmente por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius en 1824 mientras realizaba un experimento para sintetizar diamantes y gracias a sus trabajos, el químico e inventor estadounidense Edward Goodrich Acheson, fundó la Compañía Carborundum con la intención de producir un abrasivo. La historia de los abrasivos, en general, es de una trayectoria muy larga, remontándose a la prehistoria.

Formas del Carburo de Silicio

El Carburo de Silicio tiene tres polimorfismos: cúbica, hexagonal y romboédrica. Es un material refractario con alta resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas debido a la formación de una capa de SiO₂que le protege.

Su excepcional dureza, sin embargo, es lo que lo convierte en un material idóneo para ser utilizado como abrasivo para desbaste, corte y pulido.

Formas del carburo de silicio — Polimorfismos del Carburo de Silicio

Se produce en horno eléctrico, a muy altas temperaturas con arena de sílice, coke residual de petróleo, sal (como agente purificante) y aserrín (para disipar los gases).

El resultado es una masa de cristales de elevada dureza y un alto índice de fractura. Esta fragilidad, el hecho que se fracture fácilmente por su poca tenacidad, provoca que el material presente continuamente aristas afiladas de excelente corte.

El abrasivo del Carburo de Silicio (SIC) es el más duro y cortante entre los abrasivos sintéticos convencionales, lo que le convierte en ideal para acabados finos.

Aunque su baja tenacidad (resistencia a la fractura) lo hace poco adecuado para aplicaciones donde pueda recibir impactos, su gran dureza, próxima a la del diamante, le hace excelente para el uso sobre piedra y materiales duros.

Su elevada temperatura de fusión (2500ºC) permite utilizarlo como refractario.
Su elevada resistencia a compresión le permite ser utilizado en algunos componentes de turbinas y motores.
Su dureza cercana a la del diamante permite utilizarlo como abrasivo en los materiales más duros.

En VSM, expertos en la fabricación de abrasivos, contamos con una amplia gama de abrasivos industriales, desde discos abrasivos hasta hojas abrasivas. Descúbrelos.

Corindón azul, marrón y blanco

Posted on 06/02/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

En gemología, el corindón u Óxido de Aluminio tiene dos variedades principales, rubí (de color rojo) y zafiro (de color azul), pero pueden presentar otros colores según las impurezas que tenga: incoloro, blanco, pardo, violeta, verde, amarillo, azul o rojo.

Corindón azul

Jean-Antoine Chaptal, conde Chaptal de Chanteloup, químico y hombre de estado, le pidió a Thénard que consiguiese un colorante barato para ser utilizado en la fábrica de cerámica de Sevres, ubicado en el suroeste de Francia, en Altos del Sena.

Así fue como Thénard descubrió el Azul Cobalto hecho con Óxido de Aluminio y utilizado por ejemplo por Pierre-Auguste Renoir en su cuadro Los paraguas, 1881-85.

Corindón azul, marrón y blanco 1 — Renoir,Pierre-Auguste “Los paraguas”, 1881-85

Examinando las dos secciones se puede observar que en la derecha utilizó exclusivamente el Azul Cobalto, su elección habitual durante 1870’s y a principio de 1880´s. Renoir acabó revisando la composición utilizando el ultramarino artificial que empezó a utilizarse en 1870s.

La aplicación industrial de los abrasivos constituye el origen de la tecnología. Ya que casi la totalidad de los materiales, herramientas, vehículos, componentes, etc., han sido tratados en algún momento mediante la acción de un abrasivo.

Con el Óxido de Aluminio encontramos el corindón (o corindones, existen varios tipos de corindón) que son óxidos de aluminio electrofundido, con una estructura alúmina alpha. La dureza del corindón (Knoop) oscila entre 2000-2100 Kg/mm2.

Existe en color marrón (presenta en su composición química pequeños porcentajes de óxido de titanio y de hierro, de ahí su tonalidad) y en color blanco (de mayor pureza y dureza), con sus diversas variedades de aplicaciones:

Corindón marrón

El corindón marrón es uno de los abrasivos no metálicos más distribuidos para operaciones de eliminación del óxido, rebabas y pintura vieja. El corindón marrón consta en su mayor parte de óxido de aluminio y está prácticamente exento de hierro. Las características y propiedades del corindón marrón son las siguientes:

Matizado de piezas.
Tratamiento de acero carbono, hierro y decapado de soldaduras.
Chorreado en seco a succión y presión.
Decapar pintura, aumentar rugosidad.
Desbarbado de piezas de acero.
Grabado, matizado y arenado de vidrio.
Grabado y arenado de piedra, mármol y granito.
Corrección de defectos y pretratamiento de piezas.
Preparación de superficies para procesos posteriores.
Acabado de piezas de fundición.
Arenado en general, no contiene sílice libre.

Corindón blanco

El corindón blanco es un óxido de aluminio de alta pureza (mucho mayor que la del corindón marrón), por lo que es apto para el tratamiento de acero inoxidable y aluminio. Se trata de un abrasivo reutilizable que no contiene hierro y reúne propiedades angulares, duras y quebradizas. Las características del corindón blanco son las expuestas a continuación:

Matizado de piezas.
Limpieza de inox, hierro y decapado de soldaduras.
Chorreado en seco a succión y presión.
Decapar pintura, aumentar rugosidad.
Desbarbar acero inox.
Chorreado de bronce, latón, aluminio, zamack, titanio, etc.
Grabado y matizado de vidrio.
Corrección de defectos y pretratamiento de piezas.
Preparación de superficies para proceso posteriores.
Acabado de piezas de fundición, eliminar cascarilla.
Arenado en general, no contiene sílice libre.

Desde VSM, fabricantes de abrasivos, esperamos que este post sobre el mineral corindón te haya servido de ayuda. Descubre nuestros abrasivos industriales, como los discos abrasivos y las bandas abrasivas.

Óxido de Aluminio y Carburo de Silicio, el pilar de los abrasivos actuales

Posted on 30/01/201921/03/2024 by Blog VSMabrasives

Como comentamos en el post anterior, durante muchos siglos la historia de los abrasivos se desarrolló muy lentamente. Los artesanos trataron de utilizar los soportes flexibles como soporte de los granos de materiales abrasivos mediante adhesivos naturales y ya hacia el siglo XV se comenzaron a recubrir soportes de papel con vidrio triturado.

En el siglo XIX los productos abrasivos como la piedra natural ya no satisfacían las necesidades de una industria en pleno desarrollo, así fue como a finales del siglo XIX y principios del XX con los descubrimientos del óxido de aluminio y el carburo de silicio se consiguieron grandes avances, ya que las principales características de estos dos materiales básicos son especialmente su dureza y tenacidad, cualidades críticas para un abrasivo.

Abrasivo de Óxido de Aluminio:

Dato curioso sobre los abrasivos de óxido de aluminio

También llamado corindón, el óxido de aluminio (Al₂O₃). Fue llamado «corinvindum» en 1725 por John Woodward, un naturalista, anticuario y geólogo nacido en el 1665 que puso a “corinvindum” como término derivado del sánscrito (lengua clásica de la India) kuruvinda («rubí»).
Richard Kirwan, en cambio, con un enfoque más geológico y químico, en 1794, usó su ortografía actual en inglés «corundum».

En gemología, el corindón tiene dos variedades principales, rubí (de color rojo) y zafiro (de color azul).El óxido de aluminio existe en la naturaleza en forma de corindón y de esmeril.

Su alta dureza combinada con su excelente tenacidad lo convierte en el componente más utilizado en la construcción de abrasivos flexibles.

Abrasivo de Carburo de Silicio

Dato curioso sobre los abrasivos de carburo de Silicio

El carburo de silicio se obtiene de arenas o cuarzo de alta pureza y coque de fusionados en horno de arco eléctrico a más de 2000 °C con la siguiente composición: SiO₂ + 3 C → SiC + 2 CO

Aunque su tenacidad no es especialmente alta, (se fragmenta con facilidad), su estructura de diamante le proporciona una dureza excepcional, adecuada para el trabajo con materiales especialmente duros, como por ejemplo la cerámica, el vidrio o la piedra. Conoce más curiosidades y diferencias entre el óxido de aluminio y el carburo de silicio.

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