Scritti delle Mole per il Museo

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Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:27

Pongo qui dei link(s) agli scritti redatti da me sulle mole donate da Eligio della Bottega del Coltello,Andrea Rivola e Lorenzo Preattoni per il Museo della Scienza e Tecnica.

Mole Abrasive Antiche

Ancient Grinding Wheels

Trattato Generico sulle Mole

Grinding Wheels and Abrasive Basics

Nastri Abrasivi

Utensili per Affilatura al Diamante

Diamond Sharpening Tools
Ultima modifica di Aldebaran il 04/11/2013, 15:44, modificato 8 volte in totale.
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:28

Mole Abrasive Antiche
La mola intesa come mezzo per affilare utensili da taglio,per armi,per levigare oggetti,fu impiegata sin dai tempi piu' remoti e questa sua funzione conservò fino a tempi molto recenti.Soltanto alla fine del 1800,perfezionatasi la costituzione delle mole con la produzione sintetica degli smerigli e la scelta razionale degli impasti,la molatrice entrò a far parte delle macchine operatrici propriamente dette.
Gli abrasivi preferiti ai tempi per l'uso in composizioni di uso generale avevano una durezza Moh 2-6, anche se abrasivi di maggior durezza potevano essere impiegati per applicazioni specializzate. Abrasivi adatti potevano essere selezionati da, zeoliti, calciti (carbonato di calcio), Dolomiti, feldspati, silici, silicati, carbonati , allumina, bicarbonati, borati, solfati e materiali polimerici come il polietilene , miscele di carbonati di calcio e di magnesio (come dolomite), carbonato di sodio, solfato di potassio, allumina, allumina idrata, ossido di alluminio,semi-ossido di alluminio,nitruro di boro cubico . Calcite, feldspato e dolomite e loro miscele sono particolarmente preferite a causa del loro basso costo, la durezza e il colore adatto.
Il legante solido migliora la sua efficacia se si mischia con della cera finissima. Lo stesso effetto si ottiene se si mischiano polveri magnetiche ovvero di metallo magnetizzato nel legante solido. La matrice di legame in cui i grani abrasivi erano fissati poteva includere una varietà di materiali organici come la gomma, gomma lacca o resina, materiali inorganici come l'argilla*. Leganti inorganici a base di vetro possono essere usati per affilare strumenti da taglio di uso comune se mischiati con smeriglio, mentre i leganti in resina sono utilizzati per operazioni di rimozione grossolane in fonderia. Una varietà di prodotti sono utilizzati come additivi per creare un'adeguata porosità e spaziatura. In passato venivano usati, segatura, gusci di noci tritati, e il coke , ma oggi si preferisce usare cera in palline. Lo zolfo e composti del cloro inibiscono la saldatura di pezzi di metallo sulla pietra durante lo sfregamento;inoltre tali composti migliorano in generale la dispersione del calore durante l'affilatura creando ,appunto,un'adeguata porosità. Il legante e l'abrasivo in eventuali pietre per affilare era cosi ripartito:
La percentuale di abrasivo deve essere compresa tra il 15-45 %,0,1-0,5%di cera o polvere magnetica,il resto legante.Per attuare il processo di sinterizzazione,l’agglomerato veniva cotto in forni a temperature superiori ai 1800 gradi;per mole da finitura si utilizzavano metodi di cottura che prevedevano l’immersione in olio.
* Tradizionalmente dove erano situati depositi di argilla venivano designati i luoghi per la produzione di mattoni. Brick ha una storia secolare riguardo la costruzione di mattoni. I primi ritrovamenti di ceramiche argillose risalgono al 7000 - 6000 aC. Inizialmente era utilizzato il calcare.I primi mattoni cotti sono stati trovati in Mesopotamia e possono esser datati circa tra il 5000 - 4500 aC. Lo scavo dell'argilla era in gran parte attuato negli alvei di grandi fiumi (il Reno, IJssel, Waal e Meuse) e, in misura minore, nei Paesi Bassi,ad esempio Groningen e Loess o (Southern Limburg) . L'argilla bianca per la cottura dei mattoni viene estratta da Westerwald vicino Coblenza e Eifel in Germania. L'argilla scavata mostra molte variazioni sia nella composizione minerale che nella granulometria. L' argilla consiste principalmente in particelle di dimensioni inferiori ai 2 micron, che,se superano un tasso del 15% fanno si che il composto si possa definire argilla.L' argilla che contiene una percentuale elevata di piccole particelle è chiamata laterizio; l'argilla con una bassa percentuale di particelle viene definita argilla chiara. L'argilla per antonomasia consiste in un agglomerato di minerali come illite e smectite.
Bibliografia:
http://bosq.home.xs4all.nl/
Nuovo dizionario di merceologia e chimica applicata,G. Vittorio Villavecchia
HOEPLI EDITORE, 1973 - 506 pagine
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:34

Ancient Grinding Wheels
The grinding wheel as a means to sharpen cutting tools , was used since the time more remote and retained this role until now.At the end of 1800 , completed the establishment of the wheels with the synthetic production of grinding medium and the rational choice of the mixtures , the grinder became part of the machinery as such. The abrasives favorites to the times for use in compositions of general use had a Mohs hardness 2-6 although higher hardness abrasives could be used for specialized applications. Abrasives suitable could be selected from , zeolites , calcite (calcium carbonate ) , Dolomites , feldspar , silica , silicates , carbonates, alumina, bicarbonates , borates , sulphates and polymeric materials such as polyethylene , mixtures of calcium carbonate and magnesium (such as dolomite) , sodium carbonate , potassium sulphate, alumina , hydrated alumina , aluminum oxide , semi- aluminum oxide, cubic boron nitride . Calcite , feldspar and dolomite and mixtures thereof are particularly preferred because of their low cost, suitable hardness and color . The solid binder improves its effectiveness if it is mixed with wax fine . The same effect is obtained if you mix powders of magnetic or magnetized metal in the solid binder . The matrix of bond in which the abrasive grains were fixed could include a variety of organic materials such as rubber , shellac or resin , inorganic materials such as clay * . Binders based inorganic glass can be used for sharpening cutting tools in common use if mixed with emery, while the resin binder are used for removing coarse in foundry operations . A variety of products are used as additives to create adequate porosity and spacing. In the past they were used , sawdust, crushed walnut shells , and coke , but today you prefer to use wax balls . The sulfur and chlorine compounds inhibit the welding of pieces of metal on the stone during the rubbing ; also such compounds in general improve the dispersion of heat during sharpening creating , in fact , adequate porosity . The binder and abrasive in any sharpening stones was as follows: The percentage of abrasive should be between 15-45 % ,0,1 -0 , 5 % of wax or magnetic powder , the rest of binder.To implement the sintering process , the agglomeration was baked in ovens at temperatures above 1800 degrees per mole is used to finish cooking methods that included oil immersion . * Traditionally, where clay deposits were located were designated places for the production of bricks. Brick has a story about the age-old brick building. The first discoveries of clay pottery dating back to 7000 - 6000 BC . Initially it was used limestone.I first baked bricks were found in Mesopotamia and can be dated approximately between 5000 - 4500 BC . The excavation of the clay was largely implemented in the floodplains of large rivers ( the Rhine, IJssel , Waal and Meuse) and , to a lesser extent , in the Netherlands , for example, Groningen and Loess or (Southern Limburg) . The white clay for brick firing is extracted from the Eifel and Westerwald near Koblenz in Germany. The clay dug shows many variations both in composition and in the mineral grain size . The clay consists mainly of clay particles smaller than 2 microns, which , if they exceed a rate of 15 % mean that the compound can be defined “clay”.Clay containing a high proportion of small particles is called brick , the clay with a low percentage of clay particles is defined clear . The clay by definition consists of a conglomeration of minerals such as illite and smectite .
Bibliography : http://bosq.home.xs4all.nl/
New Dictionary of Marketable Goods and Applied Chemistry , G. Vittorio Villavecchia Publisher Hopeli , 1973 - 506 pages
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:35

Trattato di carattere generico sulle Mole Abrasive
Impiego delle Mole Abrasive
La mola intesa come mezzo per affilare utensili da taglio,per armi,per levigare oggetti,fu impiegata sin dai tempi piu' remoti e questa sua funzione conservò fino a tempi molto recenti.Soltanto alla fine del 1800,perfezionatasi la costituzione delle mole con la produzione sintetica degli smerigli e la scelta razionale degli impasti,la molatrice entrò a far parte delle macchine operatrici propriamente dette.Essa diventò anzi la macchina di maggior precisione, in quanto le fu assegnata la funzione di rifinire,entro i limiti di tolleranza molto ristretti,i pezzi lavorati su altre macchine:torni,piallatrici,alesatrici. La mola, inoltre ,rese possibile la lavorazione economica e precisa di pezzi temperati,o induriti superficialmente. Attualmente le macchine,su cui come utensili operanti sono applicate le mole,possono ripartirsi in tre gruppi:
1)Macchine per lavori grossolani,da cui non si richiede che l'asportazione di materiale;per esempio asportare le sbavature dei pezzi fusi, asportare lo strato superficiale ossidato e fessurato di lingotti o pezzi fucinati.
2)Macchine affilatrici,destinate ad affilare utensili,in cui si richiede solo la precisione,pur entro tolleranze non ristrette , degli angoli caratteristici, e con limiti alquanto ampi per le dimensioni.Sono macchine di media precisione.
3)Macchine rettificatrici,che devono dare forma agli oggetti entro tolleranze dimensionali ristrette.Tali sono le rettificatrici per cilindri esterni ed interni,per piani,per mole dentate,per sfere ,ecc.Sono le macchine di maggior precisione.
La scelta delle migliori condizioni di lavoro della mola presenta difficoltà ed incertezze,affinchè il lavoro della mola riesca economico,rapido e porti ad un'ottima finitura delle superfici;sono difatti da considerare queste condizioni,che verranno illustrate successivamente: qualità dell'abrasivo ,grossezza della grana,tipo dell'impasto,velocità della mola,velocità del pezzo,profondità della passata,alimentazione laterale,raffreddamento.
Le caratteristiche delle molatrici moderne riguardano sia gli abrasivi e la costituzione delle mole ,sia le disposizioni funzionali della macchina.
a)Abrasivi e costituzione delle mole.Agli abrasivi naturali ,non omogenei,si sono sostituiti gli abrasivi sintetici:smeriglio,carburi di silicio e,per alcuni lavori, la polvere di diamante;si sono scelti impasti che rispondessero alle esigenze dei vari lavori,dei vari materiali,della finitura della superficie. b)Disposizione funzionale delle macchine.I pezzi in lavoro sono sostenuti da opportuni organi su slitte,registrate e protette.La mola e' sorretta, e mobile in rapporto al lavoro che deve compiere.I movimenti sono registrabili micrometricamente ed in molte macchine sono automatici.
Elementi costitutivi delle mole e loro funzione.
Le coti,le arenarie,le mole,sia naturali che artificiali,sono sempre costituite da due elementi: a)l'abrasivo;b)il cemento.
L'abrasivo e' costituito da granelli cristallini durissimi,più o meno grossi,a punte vive,per poter scalfire il metallo.Esso si può paragonare ai denti della lima,e,come quelli,non deve raschiare il metallo ma deve staccare nettamente i trucioli come fa una buona lima, un utensile da tornio,o il dente di una fresa;tali trucioli sono peraltro enormemente più piccoli. Il cemento,di natura varia,conferisce alla mola la necessaria consistenza e deve trattenere l'abrasivo fino a che questo e' capace di asportare metallo; quando gli spigoli vivi dell'abrasivo si sono smussati e non tagliano più,allora il cemento deve lasciarli distaccare,per presentare in piano di lavoro altri granelli sottostanti freschi e attivi.Il cemento,per conto suo,non deve mai prendere il lucido,ma deve sgretolarsi alquanto,per lasciare sporgere le puntine dell'abrasivo. Una mola quindi e' un utensile multiplo meglio d'ogni altro;le lime,anche le più fini,con 200 puntine per cm quadrato e con la velocita' di 15 m/1',portano in contatto del pezzo circa 6000 puntine per ogni 1';una mola normale si calcola porti in contatto col pezzo oltre 100 milioni di spigoli taglienti per ogni 1'.
Proprieta' degli abrasivi e dei cementi:
A)Le proprieta' degli abrasivi sono :
a)la durezza che,negli abrasivi sintetici,e' uguale a quella del corindone (durezza 9 nella scala di Mohs)e per alcuni e' un poco maggiore.Gli abrasivi delle mole diamantate hanno la durezza del diamante;la durezza è pressocchè uguale in tutti gli abrasivi della stessa composizione;
b)la resistenza allo schiacciamento (fragilità).I granelli di abrasivo devono resistere alla pressione sul metallo ed agli urti che ricevono nell'asportare i trucioli, senza rompersi.La fragilità e' diversa nei vari abrasivi.
c)la forma poliedrica.I granelli devono presentare forma poliedrica con spigoli acuti,essere uniformi e produrre altri spigoli acuti quando si rompono durante il lavoro; d)la grossezza della grana.Va scelta in rapporto alla natura del metallo da lavorare,alla finitezza che si vuole raggiungere.La grana dipende dalle dimensioni dei granelli; puo' essere grossa,media,fina,impalpabile ;interessa sopratutto che sia uniforme.
B)Cementi.La mola non e' soggetta soltanto alla forza centrifuga,ma talora deve resistere a notevoli pressioni sia frontali,sia laterali,cui si deve opporre la resistenza del cemento,il quale talvolta e' rigido come vetro,talora invece è leggermente elastico e cedevole.
Durezza della mola.E' la designazione che si impiega per definire l'attitudine del cemento a scalfirsi e disgregarsi a mano a mano che si consuma l'abrasivo, affinchè i nuovi granelli,che vengono ad emergere,possano diventare attivi.Si dice tenera una mola che lascia fuggire più facilmente i granelli, rispetto ad un'altra più dura.La durezza intrinseca dell'abrasivo dipende dall'abrasivo ed e' uguale qualunque sia la grana e qualunque sia la durezza della mola.
Relazione fra durezza della mola e durezza del metallo da lavorare.
In rapporto a tale definizione della durezza di una mola,e' utile capire la norma seguente: Per lavorare i metalli duri si usi una mola tenera;per metalli teneri una mola dura.Se si lavora un metallo duro,acciaio,ghisa,ecc.,i granelli si smussano e consumano
rapidamente;occorre quindi che il cemento sia tenero,per lasciarli sfuggire appena consumati e metterne altri in lavoro.D'altra parte,lavorando metalli teneri,ottone, bronzo,ecc.,i granelli resistono molto di più,ed è necessario che il cemento sia duro ,per non lasciarli distaccare troppo presto. Abrasivi naturali:Gli abrasivi possono essere naturali o sintetici.Fra i naturali ricordiamo i seguenti: Arenaria,Gre's,Quarzo,Silice.Sono sostanze molto simili fra loro.L'abrasivo è quasi sempre ossido di silicio (SIO2);il cemento di solito e' calcare. Le mole fatte con queste sostanze si usano comunemente con acqua,perchè scaldano meno e tagliano meglio. Abrasivi naturali per far mole artificiali.Si fabbricano mole,costituite con abrasivi naturali convenientemente impastati.I più usati sono i seguenti:
Smeriglio.E' una sostanza naturale a base di sesquiossido di alluminio (Al2O3)che si trova presso il capo Smeriglio,nell'isola Naxos in Grecia,in Asia Minore,nel Chester,in America e altrove. Esso contiene in media da 50-55%circa di Al2O3,di rado è piu' ricco e si giunge al 60-65%circa. Il rimanente e' costituito da impurità,perciò le mole,fatte con questo materiale,sono poco omogenee,tagliano poco e scaldano molto,al punto da far fondere o bruciare i trucioli staccati.Lo smeriglio peraltro resiste,piu' di altri abrasivi,allo schiacciamento.
Corindone-Corundum.E' uno smeriglio piu' ricco di Al2O3;per solito ne contiene dal 70-80% e talora 90%e piu'.E' molto piu' duro dello smeriglio comune.
Poca omogeneità.Tutti questi prodotti naturali hanno il difetto di presentare poca omogeneità,ed una durezza monore di quelli artificiali.
Abrasivi sintetici per mole
Per le ragioni sopradette la maggior parte delle mole attuali si fabbricano con abrasivi sintetici,i quali,oltre ad una elevata durezza,presentano purezza ed omogeneita'molto grandi. Essi vengono indicati dai fabbricanti con svariati nomi,ma si possono suddividere in quattro gruppi,a seconda che sono a base:
a)di ossido di alluminio (Al2O3),denominato alundum;
b)di carburo di silicio (SIC),denominato Carborundum,Crystolon o anche Korundum;
c)di carburo di Boro,detto Diamante Nero (Borolon);
d)di Diamante (Neven).
a)Alundum.Si ottiene trattando in forni elettrici,a t=4000 gradi,la bauxite ,o idrossido amorfo di alluminio.La bauxite fonde,e raffreddando cristallizza in grossi blocchi del peso di 2-3 tonnellate.Tali blocchi ancora caldi,si riducono in grani e polveri,con potenti frantoi. Per eliminare ogni impurita',il materiale cosi' sminuzzato si sottopone ad altissima temperatura,in forni elettrici. L'alundum contiene dal 95% al 97% di Al203,e talora supera il 99%.La sua durezza supera alquanto quella dello smeriglio e sta fra il corindone (N.9)e il diamante (N.10)della scala di Mohs.Oltre alla grande durezza esso presenta una grande
compatezza .Dopo opportune classifiche e tratamenti chimici,per epurarlo sempre piu',l'alundum e' pronto per la fabbricazione delle mole.
b)Carborundum o Crystolon.Fabbricato nel 1891 dall'americano Achenson.E' più duro e più tagliente degli altri abrasivi, ma è relativamente fragile.Esso è un carburo di silicio (SIC).Si ottiene trattando nei forni elettrici,a t=2000 gradi,una miscela di coke,di sabbia siliciosa,di sale marino e di segatura di legno. Quasi tutte le impurità rimangono eliminate,e,praticamente,non rimane nel forno che una massa cristallina di SIC,col 30% di C e 70% di Si.
c)Diamante nero.A base di carburo di Boro (Bo=77,5+C=21,5).Durezza Wickers delta=2000,mentre gli altri abrasivi stanno su delta=1300;l'acciaio nitrurato sta esso pure su delta=1200.E' fragile presso a poco come l'acciaio nitrurato. d)Conglomerati diamantati.Data la importanza di questo nuovo materiale,preparato secondo i brevetti Neven,conviene farne un breve cenno.
Il Neven si allestisce con procedimento analogo al Widia del Krupp;cioè si ottiene,non per fusione,ne' per reazioni chimiche,ma semplicemente per la intima mescolanza di grani,granelli,polveri fini,finissime,impalpabili,di diamante,con una sostanza conglomerante,ridotta in fina polvere.Il tutto , fortissimamente compresso,è portato ad alta temperatura. Come materiale conglomerante si impiegano,secondo i casi,metalli comuni,come ferro,acciaio,rame,alluminio,stagno,ecc.,ridotti in polvere fine come il diamante. Si preparano stampi della forma desiderata.Essi si riempiono con la miscela degli elementi ora detti,resa più intima che sia possibile,e nel rapporto di circadi 1 a 10. Si porta il tutto a temperatura molto elevata,di rammollimento,ma senza giungere alla fusione,e si comprime a circa 5 tonnellate per cm.quadrato.Dopo raffreddamento si smonta lo stampo. Questo materiale presenta tale durezza e tanta potenza abrasiva che riesce a perforare le rocce più dure;perciò se ne fanno corone perforatrici,per mine e sondaggi;con esse si sono praticati fori della profondità di 600-1000 metri.
Raffronto tra vari abrasivi
Non si possono dare norme precise,poichè la scelta dell'abrasivo dipende da molti fattori.Come criteri direttivi si possono indicare i seguenti:
a)Smeriglio.Data la irregolarita' della sua costituzione,non si applica in lavori di precisione.Talora si preferisce per sgrossare acciaio,perchè resiste bene alle forti pressioni.
b)Corindone.Data la notevole durezza si usa spesso quando si tratta di asportare molto materiale in poco tempo,nel qual caso poco importa la varabilita'del rendimento, dovuta alla poca omogeneità di composizione.
c)Alundum.Siccome resiste assai bene alla pressione,cosi' si preferisce nel lavorare metalli duri,come acciaio temprato,ghisa bianca,ecc.
d)Carborundum.E' durissimo,ma alquanto fragile;per schiacciarlo basta un quarto della pressione ricchiesta dall'alundum.
Perciò si usa per lavorare corpi piuttosto teneri come ghisa comune,ottone,bronzo,marmo,granito e simili.Se si lavorasse un metallo duro,facilmente i cristalli si frangerebbero sotto la grande pressione,l'attrito aumenterebbe,e si esigerebbe quasi il doppio di energia che non impiegando l'alundum (esperienze di Jeppson).
e)Mole diamantate.Hanno proprietà superiori a tutte le altre;l'elevato prezzo ne limita l'uso per lavori speciali. Impasti (o cementi,o agglomeranti ).Hanno lo scopo di tenere uniti i granelli di abrasivo e dare consistenza alla mola;si impiegano sostanze varie ed ogni fabbrica si vale di impasti suoi speciali,spesso mantenuti segreti.Le prime mole si fabbricavano con colla da falegname,con cemento idraulico,zolfo,gomma e simili. Impasti attualmente usati.Attualmente si usano quasi esclusivamente i tre seguenti impasti:
a)Impasto ceramico. Dicesi ceramico,o vetrificato,un impasto formato specialmente da caolino,feldspato e argilla.Vi si unisce dal 5 al 25% di abrasivo e si fa cuocere a temperatura sufficientemente alta per ottenere un principio di vetrificazione,come nel fabbricare la porcellana.Le mole risultano porose,molto mordenti,perfettamente pure ed omogenee.Presentano peraltro poca elasticità e non si possono fare molto sottili,poiché riuscirebbero fragili.
b)Impasto al silicato.E' formato essenzialmente da silicato di soda,dall'aspetto vetroso,mescolato con un poco di argilla e con la voluta dose di abrasivo. La cottura si fa a temperatura piu' bassa che non nel caso precedente;tutta la fabbricazione delle mole risulta assai più semplice.Generalmente se ne ottengono mole tenere.
c)Impasti elastici.Sono a base di gomma-lacca odi resine sintetiche (bachelite),si richiede temperatura bassa,e la fabbricazione risulta ancor più semplice.La loro caratteristica sta nel possedere una certa elasticità,tanto che si possono fare mole sottilissime,sino anche ad s=0,8 mm,con D=100mm.Per questa loro proprietà esse possono rotare con velocità maggiore delle altre. Grane e Polveri. I grossi blocchi di abrasivo si frantumano con appositi frantoi e mulini,e se ne ottengono pezzetti,grane,granelli di varia grossezza,e polveri medie,fini, finissime. Le grane e le polveri,non troppo fini,si classificano per mezzo di crivelli e di veli come si fa nella macinazione dei cereali.Le grane si individuano con un numero N,che indica il numero dei fili della garza,che forma il setaccio,esistenti sopra 25 mm o sopra 1''=25,4 mm.Per esempio,la polvere N 50 è passata attraverso un setaccio che ha 50x50=2500 forellini sul pollice quadrato,ovvero 400 forellini per ogni centimetro quadrato,4 per millimetro quadrato.Si noti che il diametro medio di tali granelli non e' di mezzo millimetro,ma e' un quarto,perché , all'incirca,il filo occupa tanto spazio come i vani. Coi veli si giunge sino al N200,pari a 80 fili al centimetro,cui corrispondono granelli di circa 1/16 di millimetro uguale a mm 0,06 di grossezza. Le polveri più fini si separano per sedimentazione o decantazione .Poste le polveri da classificare in un recipiente pieno d'acqua ,si agita il tutto e si lascia depositare per n minuti. Per un foro ,posto a metà altezza ,si estrae l'acqua dalla parte superiore e si lascia sedimentare ed evaporare. La polvere,tenuta in sospensione e che si deposita,forma la polvere di n minuti.La classificazione è dovuta al fatto che i granelli più grossi cadono sul fondo più rapidamente dei più piccoli;essi, difatti ,presentano una superficie minore ,rispetto al peso,dei granelli minuti e perciò la resistenza che la vischiosità dell'acqua offre è minore.Perciò i granelli rimasti in sospensione dopo n minuti,hanno tutti grossezza minore di quelli depositatisi precedentemente.Impiegando un liquido più vischioso,per esempio olio,si ha una classificazione più netta.Si ricorre all'olio,talvolta,per le polveri di diamante.La sedimentazione può durare più giorni. La polvere di minuti n=1' corrisponde ,circa,al N 200 dei veli,cioè del diametro d=0,06mm.E si giunge sino a n=90' per polveri affatto impalpabili,che si impiegano per pietre ad olio finissime o lucidatori.
Indicazione della durezza.
La durezza di una mola si indica mediante lettere,o mediante numeri.Le indicazioni non sono uniformi per tutti i produttori.La casa Norton impiega le lettere per le mole con impasto ceramico e al silicato; per le mole elastiche usa i numeri.Analogo sistema di classificazione segue la Soc.Ginori (Sapmarg)per le sue mole. La durezza va crescendo quando piu'il numero o la lettera sono alti come dallo specchietto seguente. Tali sigle o numeri si scrivono sulla mola.Cosi' la indicazione "Alundum,vetrificato 50 N",vuol dire che la grana e' del N.50;l'impasto e' vetrificato;la durezza e' del grado N (medio).
SIGLE INDICANTI LA TENACITA' (DUREZZA) DELLE MOLE. IMPASTO MOLTO TENERO TENERO MEDIO MEZZO DURO DURO MOLTO DURO
a)Ceramico E,F,G H,I,J,K L,M,N,O P,Q,R,S T,U,V,W X,Y,Z
b)Silicio c)Elastico 1/4,1/2 1,1 1/2 2,21/2 3,4 5,6 7Forma e dimensione delle mole.Le mole hanno forma di solidi di rivoluzione,e possono assumere profili molto vari. Foro.Nel foro della mola,alquanto grande e poco regolare si cola un anello di piombo.La centratura riesce migliore perchè nel metallo è più facile eseguirla con la necessaria precisione. Dimensioni.Conviene,per quanto possibile,impiegare mole grandi.Dai diametri minimi di d=2-10 mm per rettificare fori a d=800-1200 mm.Lo spessore da s=250-300 mm e piu',scende ad s=1 mm,ed s=0,4 mm per mole elastiche e lavori delicati. Montaggio delle mole.Per ottenere un lavoro corretto e' necessario:
a)montare la mola esattamente centrata sul suo albero.Se è necessario,la si equilibra praticando qualche foro,di alleggerimento, nel mozzo di piombo,là dove il peso eccede,oppure con settori di equilibratura del portamole;
b)l'albero non deve mai forzare nel foro della mola;
c)la mola va stretta fra due dischi di carta o di cuoio o di altro materiale elastico;
d) i perni vanno accuratamente coperti,al riparo dalla polvere di smeriglio;
e)per sicurezza degli operai la mola va coperta con opportune e robuste cuffie.
Rettificatura e avvivamento delle mole
Ogni tanto si debbono compiere due operazioni sulle mole:
a)rettificarne la forma;b)avvivarne la superficie,quando abbiano preso il lucido,o si siano ingorgate e perciò non taglino più.Per compiere tali operazioni si usano speciali attrezzi che possono essere:
a)tagliatori,se sono più duri dell'abrasivo;
b)sgretolatori,se sono meno duri.a)Diamante.Il cristallo di diamante si salda ad ottone in un incavo praticato alla estemità di un sostegno di ferro.
Con esso si rettifica la forma della mola,facendola girare alla sua velocità normale.Il diamante non sgretola la mola, ma taglia i granelli di abrasivo,provocando in essi la formazione di nuove punte taglienti,senza distaccarli. b)Materiali meno duri.Si usano attrezzi speciali,formati da una impugnatura,nella cui testa ruotano,molto liberamente,5 o 6 rotelline di ghisa bianca,o di acciaio durissimo,foggiate a stella,a punte,o increspate.Esse sgretolano la superficie della mola,distaccandone i granelli più sporgenti,o liberandoli dalla materia che ne intasava gli interstizi e ricopriva i granelli.Si usa anche un apparecchio a tazza,con bordo tagliente o simili.
Bibliografia:Tecnologia Meccanica,Galassini
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:36

GRINDING WHEEL and ABRASIVES BASICS
The specification
Contrary to what you may think, the long codes associated with grinding wheels actually can be interpreted and generally have a clear meaning. Most all manufacturers will list the grit type, grit size, wheel hardness, structure and the bond in every grinding wheel produced. It is important to note that there is NO STANDARD among grinding wheel manufacturers. Each will use their own unique identifying method of marking; However, there are some common rules - at least here in the USA. A typical grinding wheel specification might be 'A60-I10-VS'. 'A' is the grit type (in this case aluminum oxide), '60' is the grit size, 'I' is the relative hardness, '10' is the structure, and 'VS' is the type bond (VS for this company means vitrified bond. There are variations too. For example, one might see this '97C80 +F/-G -B11-DC'. In this case, 97C is the grain/grit type (here 'C' probably is silicon carbide), 80 is the grit size, +F/-G indicates a zoned or graded wheel of an in-between hardness. -B11 is the bond (B11 is probably a resin bond). The DC is some process done to the wheel such as slots or grooves or holes or induced porosity. Other suffixes are added by each individual manufacturer for special conditions. Only by looking at the manufacturing record or process sheet will anyone know for certain what exactly made up that particular grinding wheel - The specification alone will not tell the whole story. As noted above, generally one cannot take a grinding wheel from one manufacturer that is marked similarly and substitute for another manufacturer's grinding wheel of equal marking. In the first place, it is highly likely they will not be marked similarly and secondly, variations in factory production methods typically make grinding wheels of different construction. Unless one is not very picky about their grinding wheel or not doing exacting work and is willing to accept some grief, we would not recommend anyone try to make substitutions without some guidance from an engineer familiar with the process and the manufacturers. This is where we come in: We work with the factories to get you the proper grinding wheel. It is also important to note that the end user should expect some TRIAL & ERROR when converting from one brand of wheel to another. Sometimes a manufacturer may need two or even three tries to finally hit on the exact hardness, grit, bond, etc.. Patience and time are key to any successful conversion and testing.
Grit type and color
Grit type is generally either aluminum oxide (white, pink, ruby red, brown, grey, etc.) silicon carbide (black or green), ceramic (blue and pink) or any combination of these. Aluminum oxide is by far the most popular. It is available in the following colors: White, pink, red, ruby red, brown, and grey. Each color has it's own grinding characteristics. Grey and brown grit are the workhorse grits used in bench grinding and production grinding. Tough and inexpensive they are the most 'general purpose' grit found. Can be used on low to high carbon steels. The pink and white grits are typically used on your harder steels which need a cool, friable cutting action to avoid burns. The ruby red grit is a special tough grit also used on tool steels. These grits are a little bit more expensive than the grey/brown. Ruby red is very expensive. Silicon Carbide grits are commonly either black or green. Black silicon carbide is used to grind non-ferrous metals such as aluminum and brass and also on plastics, rubber, and stone products such as marble and granite. Black silicon carbide is a very sharp grit. Green silicon carbide is an even sharper grit than black and is used primarily for carbides, titanium and plasma sprayed materials. One interesting characteristic of silicon carbides is the effect they have on steels. Due to the sharpness of these grits, one would think that they would be too aggressive and not provide a good finish. In fact, on steels, silicon carbide is used as a sort of polishing/finishing grit. It is used in tumbling processes as a surface finishing product. Also, manufacturers will often blend a small percentage of silicon carbide in with aluminum oxide grit in grinding wheels and honing stones to achieve a better workpiece surface finish on
steels. The grit will actually dull and provide a rubbing action on steels which produces a better surface finish.
A newer grit that is available is ceramic (also referred to as SolGel® or SG®). Ceramic grit has the characteristic of not dulling -- It will break down or fracture into sharp corners rather than dull and pull out of the bond. This makes the wheel typically last longer and it will also provide excellent aggressive stock removal without heat build up. This grit is only made by a couple of producers and is very expensive, typically two or three times as expensive as aluminum oxide. You will normally not see a 100% ceramic grit wheel. The grit is typically mixed with aluminum oxide in various percentages from 10% up to 50%. Ceramic is used in tool steels and lower carbon steels equally well. These grinding wheels typically require a good bit of custom engineering for your specific application and process to achieve profitable results.
Grit types are sometimes mixed in combination for achieving certain cutting characteristics. Grits are also called friable (white) or semi-friable (pink, brown and grey, red, etc.). Friable grit breaks down more easily and is useful for cutting harder materials.
Grit size
Grit size typically runs from coarse (16 -24 grit), medium (36 - 60 grit) and fine (80-120 grit). Superfine grits run from 150 and higher. Grinding wheels usually will be between 24 and 100 grit. Honing stones and jointing stones and other polishing abrasives will be 150 grit and higher. Use a coarse grit for fast, aggressive stock removal and finer grits for less stock removal but better surface finish.
Grinding wheel hardness
Hardness is rated from A-Z with 'A' being the weakest bond and 'Z' being the strongest. A weak bond is preferred for grinding harder materials while a stronger bond is desired for softer materials. A typical weak bond for steel would be in the 'F, G or H' range. A medium hardness would be in the 'I, J or K' range. And stronger bonds in the 'L, M, or O' range. Hardness is dependant on the grit type, the material being ground, the amount of stock removed, and a number of other factors.
Hardness grades are typically linear: If you increase the hardness by one letter grade (An H to and I for instance) it could give you double the wheel life. Many people mistakenly believe that such a move (from an H to an I) would only be marginal -- Don't be misled here: A move of just one or two hardness grades could have a dramatic effect on your process!
It is important to note that it is almost impossible to match one grinding wheel manufacturer's wheel hardness to another manufacturer: Differences in factory kilns, measuring instruments and the lack of a standardized hardness system do not allow for direct cross-overs. One company's 'G' hardness would be a 'F' with another and even a 'H' with another. We get calls all the time on this: We simply cannot guarantee one wheel to be the same as another. Even when our manufacturers switch their production to a different factory in another state or country we will see some variance. This can sometimes be considerable.
Structure or grain spacing
Structure is basically the spacing between abrasive grains. An open structure would be 12 or higher while a closer structure would be 6 or so. Here again, the structure depends on a variety of factors not the least of which is how difficult the material is to grind. One would think that a closer spacing would make a tougher wheel but this is only true to a point: With less bond holding the individual abrasive grains, the softer the wheel would be. Also, the same holds true for a very open structure: If the grains are wide spaced you have fewer grains to grind with but a greater amount of bond holding each grain -- This could make the wheel
tougher. Grinding wheel engineers will typically adjust the BOND STRENGTH depending on the application.
Bond type
There are various bond types but the most common are vitrified and resin. Vitrified is basically a vitreous glass much like pottery or glassware fired in a kiln. Resin wheels are plastic resins mixed and cured at lower temperatures. Vitrified wheels are commonly used for bench, surface and tool room applications such as surface grinding while resin wheels are commonly seen in cutoff wheels, centerless wheels and superabrasive wheels (diamond & CBN). Newer bonds are Plastic bonded wheels based on high technology from companies such as RESEARCH ABRASIVE.
Diamond and CBN basics
Diamond and CBN wheels come in several bond types: Resin (most common), vitrified, metal and electro-plated. Resin is used in most tool room and production applications. Vitrified and metal bonds are newer bond types with specific applications (We won't go into a lot of detail with these as they are somewhat rare and more expensive and almost always are custom made special order items). Electro-plated wheels are very common and are typically found in cutoff wheels and low demanding abrasive grinding such as for plastics. Resin wheels are made much like a traditional grinding wheel with a thick bond/grit layer usually between 1/16" and 1/4". Electroplated wheels are a much thinner thickness. In both cases, the bond layer is applied to a hub which is either aluminum or steel made to the specific profile required.
Like traditional grinding wheels, Diamond and CBN wheels are used in a variety of processes and with a variety of materials. Typically, diamond wheels are used strictly on carbides and CBN is used on steels. Some manufacturers produce a 'hybrid' wheel which is a special grit that will grind both steels and carbides (Typically used on parts that require grinding of carbide and steel at the same time). Plated diamond wheels are used on non-ferrous materials such as plastics, rubbers, nylons, fiberglass, etc.
Identifying your diamond or CBN wheel
Diamond and CBN wheels are classified by their shape, grit size, concentration and the bond. A typical diamond wheel specification might be D1A1-150R100-B4 where D1A1 is the wheel shape, 150 is the grit size, 100 is the concentration and B4 is this particular manufacturer's bond (B4 is most likely a resin bond). Grit sizes of 120 to 180 are typical for tool room applications. Finer grits of 220 or above are generally special order and for extremely fine finish work. The concentration is, in layman's terms, simply the amount of grit in the mix. Concentrations of 75 or higher are preferred but it also depends on the specific application. Some jobs may do better with less concentration. Generally, the higher the concentration the longer the wheel will last and the more expensive it will cost up front. Bonds are weak or strong depending on the application but usually there is one main bond for 90% of the wheels made. Exotic bonds like copper and polyamide are very expensive and are utilized in demanding, precise operations where close attention is paid to both wheel life and wheel cost. Typically, a manufacturer will need to know if a diamond wheel will be run in coolant or dry -- This determines the bond. CBN wheels should always be run in coolant. You will also see in the specification a callout for the bond layer thickness, for example: "X=1/8". This is very important in the life of the wheel and it's initial cost. A bond layer of 1/8"
thick will be half the thickness of 1/4" thick and thus half the life. Some manufacturers will supply wheels with as little as 1/16" or as much as 1/2". The most common are 1/8" and 1/4". The price can vary dramatically and this is an important factor to consider when comparing wheels from one company to another.
Diamond wheel on steels and CBN on carbides?
We get asked quite frequently if a diamond wheel can be used on steels and CBN on carbides. We do not recommend this as the wheel life will be greatly reduced and in some cases, the wheels may not even cut at all. A diamond wheel is specifically used for carbides, plastics and other synthetic materials. It will not grind steel well at all. CBN wheels should only be used on steels. There is a hybrid grit available that will grind both; However, it is a compromise in wheel life and grind-ability. But in cases where you must grind both materials at the same time, it can be a real time saver.
Grinding wheel
A grinding wheel is an expendable wheel that is composed of an abrasive compound used for various grinding (abrasive cutting) and abrasive machining operations. They are used in grinding machines.
The wheels are generally made from a matrix of coarse particles pressed and bonded together to form a solid, circular shape. Various profiles and cross sections are available depending on the intended usage for the wheel. They may also be made from a solid steel or aluminium disc with particles bonded to the surface.
The manufacture of these wheels is a precise and tightly controlled process, due not only to the inherent safety risks of a spinning disc, but also the composition and uniformity required to prevent that disc from exploding due to the high stresses produced on rotation.
Characteristics
There are five characteristics of a cutting wheel: material, grain size, wheel grade, grain spacing, and bond type. They will be indicated by codes on the wheel's label.
Abrasive Grain, the actual abrasive, is selected according to the hardness of the material being cut.
 Aluminum Oxide (A)
 Silicon Carbide (S)
 Ceramic (C)
 Diamond (D, MD, SD)
 Cubic Boron Nitride (B)
Grinding wheels with diamond or Cubic Boron Nitrid (CBN) grains are called superabrasives. Grinding wheels with Aluminum Oxide (corundum), Silicon Carbide or Ceramic grains are called conventional abrasives.
Grain size, from 8 (coarsest) 1200 (finest), determines the physical size of the abrasive grains in the wheel. A larger grain will cut freely, allowing fast cutting but poor surface finish. Ultra-fine grain sizes are for precision finish work.
Wheel grade, from A (soft) to Z (hard), determines how tightly the bond holds the abrasive. Grade affects almost all considerations of grinding, such as wheel speed, coolant flow, maximum and minimum feed rates, and grinding depth.
Grain spacing, or structure, from 1 (densest) to 16 (least dense). Density is the ratio of bond and abrasive to air space. A less-dense wheel will cut freely, and has a large effect on surface finish. It is also able to take a deeper or wider cut with less coolant, as the chip clearance on the wheel is greater.
Wheel bond, how the wheel holds the abrasives, affects finish, coolant, and minimum/maximum wheel speed.
 Vitrified (V)
 Resinoid (B)
 Silicate (S)
 Shellac (E)
 Rubber (R)
 Metal (M)
 Oxychloride (O)
Types
Straight wheel
To the right is an image of a straight wheel. These are by far the most common style of wheel and can be found on bench or pedestal grinders. They are used on the periphery only and therefore produce a slightly concave surface (hollow ground) on the part. This can be used to advantage on many tools such as chisels.
Straight Wheels are generally used for cylindrical, centreless, and surface grinding operations. Wheels of this form vary greatly in size, the diameter and width of face naturally depending upon the class of work for which is used and the size and power of the grinding machine.
Cylinder or wheel ring
Cylinder wheels provide a long, wide surface with no center mounting support (hollow). They can be very large, up to 12" in width. They are used only in vertical or horizontal spindle grinders. Cylinder or wheel ring is used for producing flat surfaces, the grinding being done with the end face of the wheel.
Tapered wheel
A straight wheel that tapers outward towards the center of the wheel. This arrangement is stronger than straight wheels and can accept higher lateral loads. Tapered face straight wheel is primarily used for grinding thread, gear teeth etc.
Straight cup
Straight cup wheels are an alternative to cup wheels in tool and cutter grinders, where having an additional radial grinding surface is beneficial.
Dish cup
A very shallow cup-style grinding wheel. The thinness allows grinding in slots and crevices. It is used primarily in cutter grinding and jig grinding.
Saucer wheel
A special grinding profile that is used to grind milling cutters and twist drills. It is most common in non-machining areas, as sawfilers use saucer wheels in the maintenance of saw blades.
Diamond wheels
Diamond wheels are grinding wheels with industrial diamonds bonded to the periphery.
They are used for grinding extremely hard materials such as carbide cutting tips, gemstones or concrete. The saw pictured to the right is a slitting saw and is designed for slicing hard materials, typically gemstones.
Mounted points
Mounted points are small grinding wheels bonded onto a mandrel. Diamond mounted points are tiny diamond rasps for use in a jig grinder doing profiling work in hard material. Resin and vitrified bonded mounted points with conventional grains are used for deburring applications, especially in the foundry industry.
Cut off wheels
Cut off wheels, also known as parting wheels, are self-sharpening wheels that are thin in width and often have radial fibres reinforcing them. They are often used in the construction industry for cutting reinforcement bars (rebar), protruding bolts or anything that needs quick removal or trimming. Most handymen would recognise an angle grinder and the discs they use.
Use
To use the grinding wheel it must first be clamped to the grinding machine. The wheel type (e.g. cup or plain wheel below) fit freely on their supporting arbors, the necessary clamping force to transfer the rotary motion being applied to the wheels side by identically sized flanges (metal discs). The paper blotter shown in the images is intended to distribute this clamping force evenly across the wheels surface.
Dressing
Grinding wheels are self sharpening to a small degree; for optimal use they may be dressed and trued by the use of wheel or grinding dressers. Dressing the wheel refers to removing the current layer of abrasive, so that a fresh and sharp surface is exposed to the work surface. Trueing the wheel makes the grinding surface parallel to the grinding table or other reference plane, so that the entire grinding wheel is even and produces an accurate surface.
Diamond tool
A diamond tool is a cutting tool with diamond grains fixed on the functional parts of the tool via a bonding material or another method.[1] As diamond is a superhard material, diamond tools have many advantages as compared with tools made with common abrasives such as corundum and silicon carbide.
Advantages
Diamond is the hardest material on the earth, and its hardness is much higher than corundum and silicon carbide. Diamond also has high strength, good wear resistance and low friction coefficient. So when used as an abrasive, it has many obvious advantages over the common abrasives.
Advantages of diamond grinding tools
Diamond can be used to make grinding tools, which have following advantages:
 High grinding efficiency, Low grinding force: Less heat will be generated in the grinding process. This can decrease or avoid burns and cracks on the surface of the workpiece, and decrease the equipment's wear and energy consumption.
 High wear resistance: Diamond grinding tools' change in dimension is small. This can lead to good grinding quality and high grinding precision.
 Long lifespan, Long dressing period: This can greatly increase the work efficiency, and improve the workers' labor environment and decrease the product's labor intensity.
 Low comprehensive cost: The processing cost of each workpiece is lower.
Categories
There are thousands kinds of diamond tools. They can be categorized by their manufacturing methods and their uses.
Categories by manufacturing method
According to their manufacturing methods or bond types, diamond tools can be categorized to the following way:[1]
 Metal-bonded diamond tools: The tools' bonding material is metal mixture powder. The functional parts of the tool are usually diamond segments. These tools include metal-bonded diamond saw blades, diamond grinding cup wheels, diamond core drill bits, etc. For metal-bonded diamond tools, the bond is one of the prime factors when selecting which tool to use for cutting or grinding a specific material, depending on how hard or abrasive the material is. The bond used dictates the rate at which the metallic powders wear down and expose new diamond crystals at the surface, thereby maintaining an abrasive cutting surface. Different bond strengths are achieved by the alloy mix of metallic powders chosen and how much heat and pressure are applied to the sintered segment.
 Resin-bonded diamond tools: The tools' bonding material is mainly resin powder. An example of this tool is the resin-bonded diamond polishing pads used in the construction industry.
 Plated diamond tools: This tool is made by fixing the diamonds onto the tool's base via electroplating method or via CVD (Chemical Vapor Deposition) method. This tool can usually be made to good processing precision.
 Ceramic-bonded diamond tools: The tools' bonding material is usually glass and ceramic powder. This tool usually has the features of good chemical stability, small elastic deformation, but high brittleness, etc.
 Polycrystalline Diamond (PCD): They are normally made by sintering many micro-size single diamond crystals at high temperature and high pressure. PCD has good fracture toughness and good thermal stability, and is used in making geological drill bits.
 Polycrystalline Diamond Composite or Compacts (PDC): They are made by combining some layers of polycrystalline diamonds (PCD) with a layer of cemented carbide liner at high temperature and high pressure. PDC has the advantages of diamond’s high wear resistance with carbide’s good toughness.
 High-temperature brazed diamond tools: This tool is made by brazing a single layer of diamonds onto the tool via a solder at a temperature of over 900 °C. This tool is a newly developed product. Its manufacture uses technologies include vacuum brazing and atmosphere-protected brazing. This tool has several advantages: the solder can hold the diamonds very firmly, the single layer of diamonds' exposed height can be 70%–80% of their sizes, and the diamonds can be regularly arranged on the tool.
Categories by use
If categorized by use, there are diamond grinding tools, diamond cutting tools (e.g., diamond coated twist drill bits), diamond drilling tools, diamond sawing tools (e.g., diamond saw blades), diamond drawing dies, etc.
Applications
Applicable materials
Diamond tools are suitable to process the following materials:
 Carbide alloy
 Hard or abrasive non-metallic materials, for example, stone, concrete, asphalt, glass, ceramics, gem stone and semiconductor materials.
 Non-ferrous metals such as aluminum, copper and their alloys, and some soft but tough materials such as rubber and resin.
As diamonds can react with Fe, Co, Ni, Cr, V under the high temperatures generated in the grinding processes, normally diamond tools are not suitable to process steels, including common steels and various tough alloy steels, while the other superhard tool, cubic boron nitride (CBN) tool, is suitable to process steels. The tools made with common abrasives (e.g. corundum and silicon carbide) can also do the task.
Applied domains
Diamond tools are used in the following domains:
 Geological or project exploration: Diamond geological drill bits, diamond oil drill bits and diamond thin-wall drill bits are often used. The main application of PCD drilling bits is in the oil and natural gas industries and the mining industry.
 Stone processing: Diamond circular saw blades, diamond gang saws, diamond band saws are used to saw marble, granite and other stone blocks. Diamond wire saws are used in stone quarries to exploit raw stone blocks. Shaped diamond tools are used to process stone to a particular shape. Resin-bonded diamond polishing pads are used to polish stone.
 Construction: Medium or small sized diamond saw blades, diamond core drill bits and some diamond grinding or polishing tools are often used in repairing roads, remodeling buildings, and processing building materials.
 Woodworking: Composite laminate flooring is widely used. It is wearable as stone. PCD circular saw blades, profiling cutter, twist drill bits and other diamond tools are used in its processing.
 Auto spare parts processing: PCD and PCBN cutting tools are used to meet the high efficiency and low deviation processing requirements in this domain.
 IT and home appliance products processing: High-precision super-thin diamond cutting wheels are used to cut silicon slices. Resin-bonded diamond grinding wheels are used to process ceramics in optical fiber industry.
 Engineering ceramics processing: Engineering ceramics are widely used in many industries. They have the properties of high toughness, high hardness, high-temperature resistance. High-toughness and durable diamond grinding wheels are developed to process them.
 Carbide tools and other mechanical tools processing: Diamond tools are used to gain high processing precision and efficiency.
Besides what are listed above, there are also other domains where diamond tools are applied, for example, in medicine, Venezuelan scientist Humberto Fernandez Moran invented the diamond scalpel for use in delicate surgeries.
Apart from its use as an abrasive due to its high hardness, diamond is also used to make other products for its many other good properties such as high heat-conductivity, low fiction coefficient, high chemical stability, high resistivity and high optical performances. These applications include coatings on bearings and CDs, acting as lens and thermistors, making high-voltage switches and sensors, etc.
Some examples of diamond tools
Diamond dressing tools
Diamond dressers consist of single-point or multipoint tools brazed to a steel shank, and used for the trueing and dressing of grinding wheels. The tools come in several types, including: grit impregnated, blade type, crown type, and disc type. The advantages of multipoint over single-point tools are:
1. The whole diamond can be used; in a single-point tool, when the point is blunt the diamond must be reset, and after few resettings the diamond is replaced.
2. Multipoint tools have higher accuracy, especially in form grinding, where blade types are used. Blades consist of elongated diamonds. The thickness is controlled and blades are available in thicknesses from 0.75 to 1.40 millimeters (0.030 to 0.055 in).
3. Grit-type tools are of a tough grade, and can be used for bench grinders.
4. Since small points are used, the diamonds have a cutting edge with natural points, unlike single-point tools, which have brutted points.
5. The cost of multipoint tools is lower, since smaller, less expensive diamonds are used.
PCD cutting tools
For more details on Synthetic diamond, see polycrystalline diamond.
Polycrystalline diamond (PCD) is formed in a large High Temperature-High Pressure (HT-HP) press, as either a diamond wafer on a backing of carbide, or forming a "vein" of diamond within a carbide wafer or rod.
Most wafers are polished to a mirror finish, then cut with an electrical discharge machining (EDM) tool into smaller, workable segments that are then brazed onto the sawblade, reamer, drill, or other tool. Often they are EDM machined and/or ground an additional time to expose the vein of diamond along the cutting edge. These tools are mostly used for the machining of nonmetallic and nonferrous materials.
The grinding operation is combined with EDM for several reasons. For example, according to Modern Machine Shop,[citation needed] the combination allows a higher material removal rate and is therefore more cost effective. Also, the EDM process slightly affects the surface finish. Grinding is used on the affected area to provide a finer final surface. The Beijing Institute of Electro-Machining[citation needed] attributes a finer shaping and surface geometry to the combination of the two processes into one.
The process itself is accomplished by combining the two elements from each individual process into one grinding wheel. The diamond graphite wheel accomplishes the task of grinding, while the graphite ring around the existing wheel serves as the EDM portion. However, since diamond is not a conductive material, the bonding in the PCD work piece must be ample enough to provide the conductivity necessary for the EDG process to work.
Polycrystalline diamond tools are used extensively in automotive and aerospace industries. They are ideal for speed machining (9000 surface feet per minute or higher) in tough and abrasive aluminum alloys, and high-abrasion processes such as carbon-fiber drilling and ceramics. The diamond cutting edges make them last for extended periods before replacement is needed. High volume processes, tight tolerances, and highly abrasive processes are ideal for diamond tooling.
Polycrystalline diamond compacts
In the late 1970s, General Electric pioneered the technology of polycrystalline diamond compacts (PDCs) as a replacement for natural diamonds in drill bits.[2] PDCs have been used to cut through crystalline rock surfaces for extended periods of time in lab environments, and these capabilities have now been implemented in harsh environments throughout the world.
As of August 2000, the U.S. Department of Energy claimed that nearly one-third of the total footage drilled worldwide is being drilled with PDC bits, with a claimed savings of nearly $100,000 per PDC bit as compared to roller-core bits.[3]
Diamond paste and slurry
Diamond pastes are used for polishing materials that require a mirror finish. They are often used in metallurgical specimens, carbide dies, carbide seals, spectacle glass industry, and for polishing diamonds.
Diamond electroplated tools
Diamond powder deposited through electroplating is used to make files (including nail files) and in small grinding applications.
Single point diamond turning tools
Single point diamond turning (SPDT) utilizes a solid, flawless diamond as the cutting edge. The single crystalline diamond can be natural or synthetic, and is sharpened to the desired dimensions by mechanical grinding and polishing. The cutting edge of most diamond tools is sharp to tens of nanometers, making it very effective for cutting non-ferrous materials with high resolution. SPDT is a very accurate machining process, used to create finished aspherical and irregular optics without the need for further polishing after completion. The most accurate machine tool in the world, the LODTM, formerly at Lawrence Livermore National Laboratory, had a profile accuracy estimated at 28 nm, while most machines seek a roughness within that deviation.[4]
SPDT is used for optics, for flat surfaces where both surface finish and unusually high dimensional accuracy are required, and when lapping would be uneconomical or impractical.
Diamond saw blades
For high-speed gas powered cut-off saws, walk-behind saws, handheld grinders, bridge saws, table saws, tile saws, and other types of saws.
Concave blade
For cutting curves in countertops to install sinks or sculpt statues.
Tuck pointers
Thick diamond blades for restoration, involving grinding and replacing mortar.
Crack chasers
Thick V-shaped diamond blades for repairing cracks in concrete.
Diamond tipped grinding cups
Typically used on hand grinders for grinding concrete or stone.
Diamond tipped core bit or holesaw
Hollow steel tube with diamond tipped segments for drilling holes through concrete walls in the construction industry, porcelain tiles or granite worktops in the domestic industry, or also used for sample core extractions in the mining industry.
PCD tool insert
Used in machine tools for machining ceramics and high speed aluminum.
PD tool insert
Used in turning centers for optics and precision surfaces.
Polishing pads
Pads with diamond crystals for polishing marble and other fine stone.
Diamond wire cutting
Wire with diamond crystals for cutting.
Diamond saw chain
For cutting stone, concrete and brick with a special chainsaw.
Bibliography: Oxide Ceramics di Eugene Ryshkewitch Modern Ceramics di Hove e Riley Physical ceramics for engineers di H.Van Vlack
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Aldebaran
 
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:39

Nastri Abrasivi
FINITURA DEI METALLI CON I NASTRI ABRASIVI Per ottenere una buona finitura su una superficie metallica mediante l’utilizzo di nastri abrasivi la prima avvertenza da prendere in considerazione è la giusta successione delle grane utilizzate. Maggiore è la dimensione del granulo abrasivo, superiore sarà il materiale asportato (con delle variabili che vedremo successivamente) ma questo andrà a discapito della finitura che con l’utilizzo della grana più grossa sarà più grossolana. Il modo più semplice per decidere la grana da utilizzare è quello di andare a ritroso. Per esempio: Se il risultato finale che vogliamo ottenere è una superficie perfettamente lucida, sappiamo che l’ultimo nastro da utilizzare dovrà essere di grana molto fine e potremmo utilizzare una grana X5 (granulometria in micron utilizzata per gli abrasivi microforati, come il NORAX della Norton e corrispondente ad una grana P2000/2500 FEPA). A questo punto dovremo pensare quale rugosità riesce ad eliminare un nastro di grana così fine: allora decideremo che il penultimo nastro da utilizzare dovrà avere una grana X16 (P1000/1500), quello precedente potrà essere un X30 (P800), prima un P400, prima ancora un P220, un P150, un P100, ed a questo punto sapremo che il primo nastro da utilizzare sarà un P60. L’importante in questa successione di grane è che nei passaggi successivi non rimangano segni della lavorazione precedente. Se per esempio nel passaggio dalla grana 100 alla 150 sul pezzo lavorato dovesse rimanere qualche segno della grana 100, molto più profondo di quelli lasciati dalla grana 150, questo sarà difficilmente individuato fino a quando non andremo, dopo gli altri passaggi, a lucidare la superficie. Un modo abbastanza usato per individuare eventuali segni lasciati dal passaggio precedente è quello di lavorare con inclinazioni diverse, con segni incrociati, in modo da far risaltare maggiormente eventuali segni lasciati dalla grana più grossa. E’ senza dubbio un vantaggio utilizzare all’inizio della lavorazione una grana molto grossa (36/40) con la quale andremo ad asportare un maggior quantitativo di materiale in minor tempo, ma in questo caso dovremo tener conto di lasciare abbastanza sovrametallo da asportare, per poter togliere i segni molto profondi lasciati da queste grane così grosse. Un altro modo per aumentare l’asportazione è quello di lavorare con una pressione specifica più alta, utilizzando delle ruote di contatto più dure e scanalate, ma questo và a discapito della finitura. La rugosità lasciata su una superficie levigata con l’utilizzo di una ruota di contatto dura e scanalata, con una grana P80 sarà simile a quella lasciata da una grana 60 con una ruota di contatto liscia e morbida. Un altro metodo utilizzato su prodotti di alta qualità, dove il tempo dedicato alla levigatura del pezzo è di importanza secondaria rispetto al risultato che si vuole ottenere, è quello di passare dalla grana di sgrossatura direttamente ad una grana fine (220/320): questo sistema è più lungo e laborioso ma permette di individuare con maggior facilità eventuali segni lasciati dalla grana grossa. LA SATINATURA DEI METALLI Una finitura sempre più usata nella produzione di manufatti in metallo è la satinatura, che è più facile da ottenere rispetto alla lucidatura e meno delicata nell’utilizzo del prodotto: inoltre la satinatura copre eventuali difetti o segni lasciati dalle lavorazioni precedenti. Nella produzione di strumenti chirurgici ed odontoiatrici la satinatura si ottiene con abrasivi tridimensionali ( BEAR-TEX, SCOTCH-BRITE o SURFACE CONDITIONING) dopo la lucidatura: questa finitura serve ad ottenere una superficie opaca che sotto le luci di una sala operatoria non possa dare fastidiosi riflessi ma allo stesso tempo una rugosità estremamente bassa, e per non permettere l’eventuale annidarsi di batteri nei solchi delle lavorazioni precedenti. Negli altri utensili e nella produzione di accessori d’arredamento la satinatura si ottiene con gli stessi utensili abrasivi, ma di solito dopo una finitura abbastanza grossolana ottenuta con grane 120/220.
La levigatura è stata una delle prime lavorazioni manuali eseguite dall’uomo. L’uomo habilis, per costruire i primi manufatti della storia sfregava un pezzo più tenero cotro uno più duro, ottenendo così la levigatura del pezzo più tenero. Questo e’ il principio sul quale ancora oggi si basano le lavorazioni meccaniche chiamate levigatura e smerigliatura. Certo i materiali usati nei nostri giorni sono cambiati, per durezza e per forma geometrica. I prodotti abrasivi moderni raggiungono durezze altissime e la loro forma di struttura cristallina, ha forme spigolose ed ad ogni spigolo di un singolo granello abrasivo corrisponde un utensile tagliente. Le forme più comuni vengono classificate in: ABRASIVI RIGIDI (mole, dischi, lime e pietre abrasive ecc.) ABRASIVI FLESSIBILI (carte tele abrasive e abrasivi strutturali) GRANIGLIA O POLVERE ABRASIVA (usate sfuse in buratti e in paste agglomerate, per lavorazioni di lucidatura, lappatura ecc.) Ma noi parleremo degli abrasivi flessibili, veri e propri utensili , composti essenzialmente da tre elementi: ABRASIVO, SUPPORTO E LEGANTE. L’ABRASIVO Gli abrasivi usati nella fabbricazione degli abrasivi flessibili (che di seguito chiameremo semplicemente A.F.) devono avere delle caratteristiche particolari come durezza, tenacità, resistenza alle temperature prodotte nella levigatura, caratteristiche di fatturazione e forma geometrica del singolo granulo abrasivo. La capacità di un granulo abrasivo di penetrare nel pezzo da lavorare dipende in gran parte dalla sua durezza e dalla sua forma, mentre la tenacità del singolo granulo abrasivo determina la sua resistenza alla deformazione ed alla rottura, durante le sollecitazioni prodotte durante le lavorazioni. I granuli con spigoli più taglienti (angoli di taglio più acuti) sono quelli che hanno un azione abrasiva maggiormente aggressiva, mentre quelli con forme più tozze sono meno taglienti ma sopportano maggiori pressioni di lavoro senza frantumarsi.
DUREZZA Misurati sulla scala Mohs, gli abrasivi usati per la produzione di A.F. superano il grado 9 (1=talco, 7=quarzo, 10=diamante)
TENACITA’ Oltre alla taglienza,(capacità di penetrare nel pezzo da lavorare) un abrasivo deve possedere una buona resistenza alla deformazione ed alla rottura, in modo che la taglienza iniziale possa prolungarsi nel tempo, almeno fino alla completa usura del singolo granulo abrasivo. Se un abrasivo fosse abbastanza duro da
penetrare facilmente nel materiale da lavorare ma a causa della sua fragilità, dovesse spezzarsi troppo rapidamente, il suo utilizzo non sarebbe economico. La capacità di resistere alla rottura e’ detta tenacità.
FORMA La forma del granulo abrasivo e’ essenziale per il suo comportamento nelle operazioni di levigature o smerigliatura. I moderni sistemi di controllo delle altissime temperature raggiunte dai forni nei quali vengono prodotti gli abrasivi e le moderne tecniche di frantumazione degli stessi, consentono di ottenere varie forme dei granuli abrasivi, di struttura cristallina o microcristallina, (cristalli composti da microcristalli) con forme più o meno taglienti, a seconda del tipo di impiego a cui gli abrasivi sono destinati. Durante il lavoro l’attrito e la pressione tendono a consumare il tagliente del granulo che rompendosi presenterà sul punto di lavoro nuovi taglienti.
DIMENSIONI L’uniformità e le dimensioni di un granulo abrasivo, sono assicurati da procedimenti di controllo tecnicamente precisi in modo da assicurare ai pezzi lavorati una levigatura economica, efficace, uniforme e il più perfetta possibile. L’idetificazione della grandezza dei granuli abrasivi, si basa sul numero delle maglie presenti in un pollice quadrato di un setaccio attraverso cui passano i granuli delle diverse dimensioni. I setacci disposti in serie, vibrando, permettono il passaggio dei granuli dai più sottili (grana 220/240) ai più grossi (grana 16). Le grane più fini vengono separate con altri sistemi (sedimentazione idraulica o flottazione atmosferica). Il numero delle maglie dei setacci determina la dimensione della grana. In una serie di setacci se un granello passa attraverso un setaccio con 60 maglie per pollice ma viene trattenuto da quello successivo, detto granello verrà identificato con “grana 60” Per l’identificazione delle grane esistono più standardizzazioni. Le più diffuse sono la granulometria FEPA (europea) e la granulometria CAMI (americana). Sono praticamente uguali dalla grana 16 alla 220 ma hanno sensibili differenze nelle grane più fini. Nella granulometria FEPA il numero della grana viene sempre preceduto dalla lettera P. Ad esempio su una grana 60 la dicitura stampigliata sul prodotto sarà P60, mentre su una grana 220 ci sarà la dicitura P220. Esistono anche altre identificazioni per le dimensioni dei granuli abrasivi, sugli abrasivi microformati per esempio le dimensioni sono espresse in micron (millesimi di millimetro) corrispondenti alle misure del singolo granulo. In questo caso di solito il numero della grana e’ preceduto dalla lettera X . Gli abrasivi più usati nella fabbricazione degli abrasivi flessibili sono: OSSIDO DI ALLUMINIO Chiamato anche corindone con la sigla convenzionale A/O, durezza mohs 9.4 Questo abrasivo viene prodotto mediante un trattamento termico della bauxite con l’aggiunta di vari additivi che ne modificano la struttura chimica. Dalla macinatura del materiale cosi ottenuto si ottiene un granulo abrasivo dalla struttura cristallina e di forma abbastanza tozza ma con un’ottima resistenza al calore ed alla deformazione, inoltre ha una notevole durezza che lo rende particolarmente adatto alla levigatura anche se sottoposto a forti pressioni di lavoro. Questo e’ l’abrasivo più usato per ogni tipo di levigatura e smerigliatura. CARBURO DI SILICIO Sigla convenzionale S/C , durezza mohs 9.6 Anche questo abrasivo viene prodotto attraverso un trattamento termico ma dopo la macinatura si presenta sotto forma di cristalli di colore verdastro con degli angoli di taglio molto acuti. Il carburo di silicio e’ il più duro e il più tagliente degli abrasivi artificiali ma e’ anche tra i più fragili. Per queste sue peculiarità
viene utilizzato per la lavorazione di materiali particolarmente duri o dove necessita una lavorazione con un abrasivo particolarmente tagliente ma da usare con pressioni specifiche molto basse. Pertanto si vede usare questo abrasivo nella lavorazione del vetro della ceramica, della vetroresina del fibra-cemento e nella calibratura dei pannelli truciolari, materiali molto duri, ma anche per la lavorazione dell’alluminio, gomma, ottone, materiali particolarmente teneri.
OSSIDO DI ZIRCONIO Denominato spesso con nomi depositati dai produttori (NORZON)-Zr O2AL2 O3 Questo abrasivo, spesso per distinguerlo dagli altri e’ di colore azzurro, si differenzia dal corindone, del quale e’ un derivato (alla bauxite viene aggiunto dell’ossido di zirconio) per conferirgli una particolare struttura. Il corindone ha una struttura cristallina l’ossido di zirconio ha una struttura microcristallina. Questa peculiarità permette al granulo abrasivo di frantumarsi durante le lavorazioni con forti pressioni specifiche, in modo da presentare nuovi taglienti, dando così una maggior costanza di taglio e di finitura sui pezzi lavorati , dall’inizio.
OSSIDO DI ALLUMINIO CERAMICO Chiamato SG con il nome registrato dalla Norton SEEDED GEL, è composto di allumina con una struttura cristallina molto uniforme e con particolari caratteristiche di fatturazione. Come l’ossido di zirconio si ravviva durante le lavorazioni ma in modo molto più regolare e con frammenti più piccoli, dando così al nastro abrasivo una durata sensibilmente superiore ed una maggior costanza di taglio. Queste caratteristiche vengono esaltate nella lavorazione di materiali piu duri e con maggiori pressioni di lavoro. Di solito questo materiale viene fabbricato con tele poliestere impermeabili adatte anche a lavorazioni ad umido. Questo è l’ultimo nato tra gli abrasivi impiegati nella fabbricazione degli abrasivi flessibili e consente delle preformance eccezionali nella levigatura e nella smerigliatura degli acciai particolarmente duri e difficoltosi da smerigliare. Pero’ essendo un abrasivo particolarmente adatto a forti asportazioni, la sua fattibilita’ e limitata alle grane medio-grosse. Il costo molto alto di questo abrasivo è dovuto alle altissime temperature che devono essere prodotte per la sua fabbricazione. Questo granulo abrasivo si distingue facilmente dagli altri abrasivi perche è di colore bianco perlaceo.
SMERIGLIO Abrasivo naturale composto da corindone e ossidi di ferro dalla forma tozza e arrotondata, con poca taglienza, ma proprio per la sua scarsa capacità di penetrazione sul pezzo lavorato, da buone finiture e consente a parità di dimensioni di raggiungere rugosità più basse. Viene impiegato per l’asportazione di ossidi su pezzi meccanici e per la preparazione di provini metallografici .
OSSIDO DI FERRO Abrasivo dalla scarsa asportazione, impiegato soprattutto in gioielleria e per la pulitura dell’oro, di altri metalli preziosi ed in genere su metalli molto teneri. I SUPPORTI I supporti più utilizzati nella fabbricazione degli abrasivi flessibili sono 5 : CARTA, TELA, FIBRA VULCANIZZATA COMBINAZIONE FILM POLIESTERE. Nella carta e nella tela, il diverso peso, la diversa consistenza e flessibilita’ sono indicate con una lettera dell’alfabeto stampigliata sul retro del prodotto.
CARTA Le carte abrasive, a seconda del loro utilizzo possono avere spessori, resistenza e pesi molto diversi. Questa diversita’ come dicevamo è indicata da una lettera dell’alfabeto che per le carte va’ dalla lettera A alla F. e nel caso di carte impermeabili, per lavorazioni con acqua la lettera W (waterproof) viene spesso posta dopo la grana ed indica che il prodotto è stato impermeabilizzato con olio o con lattice di gomma. Riportiamo di seguito le caratteristiche delle carte più diffuse:
CARTA A : Carta leggera e flessibile , con un peso di 70 gr./m2 usata in rotoli o fogli per lavorazioni a mano o con levigatrici orbitali per leggere asportazioni o finiture a secco ed a umido, visto la scarsa consistenza di questo supporto esso viene usato solo per la produzione di carte abrasive di grana medio/fine CARTA C : Carta leggermente più pesante della precedente, con un peso di 120 gr./m2 , anche se abbastanza pesante da essere utilizzata anche con grane più grosse sia a mano che su levigatrici orbitali e in dischi sia adesivizzati che velcrati su levigarici portatili. Con questa carta vengono fabbricati anche nastri abrasivi che però non possono essere utilizzati per lavori gravosi ne sottoposti a forti sollecitazioni. (di solito nastri in grana fine per la levigatura di stucchi e vernici)
CARTA E : Carta pesante, con un peso di 180/220 gr./m2 , meno flessibile e più pesante delle precedenti, viene usata per la fabbricazione di nastri abrasivi, anche nastri larghi per la levigatura di pannelli, la satinatura di acciai inox ed in genere quando viene richiesta una carta con grane grosse per ogni altro tipo di levigatura. CARTA F : Carta molto pesante e rigida, con un peso di 300 gr./m2 ,usata prevalentemente per il rivestimento di rulli utilizzati per la calibratura di pannelli, e per la fabbricazione di nastri, anche multisezionali, che vengono sottoposti a notevoli sollecitazioni ed a lavorazioni particolarmente gravose. TELE La tela anche se molto più costosa della carta, ha una maggiore flessibilita’, ed è più resistente alle rotture. Le tele più utilizzate per la fabbricazione degli abrasivi flessibili sono le tele di cotone con un incrocio trama/ordito disposti a 90°, opportunamente apprettate per limitarne l’allungamento e la deformazione; anche se sono sempre più diffuse le tele sintetiche o miste di cotone e fibre poliestere, in quanto le tele sintetiche sono meno sensibili alle alte temperature ed alle deformazioni meccaniche. Inoltre per lavorazioni ad umido le tele poliestere non hanno bisogno di essere preventivamente impermeabilizzate come succede per le tele in cotone. Anche per le tele, le lettere dell’alfabeto, stampigliate sul supporto, ne indicano la diversità. Alcune case produttrici nel caso di tele impermeabili aggiungono la lettera W (waterproof) TELA J Tela di tipo flessibile, utilizzata per tutte le lavorazioni manuali, in rotoli e fogli, viene utilizzata anche per l’allestimento di nastri abrasivi, quando al nastro viene richiesta una adeguata flessibilità per adattarsi a superfici sagomate e dove la finitura ottenuta è più importante del materiale asportato, con una tela flessibile rispetto ad una tela rigida andremo a migliorare la finitura ma il materiale asportato a parità di grana utilizzata sarà inferiore. Tele particolarmente flessibili usate per l’allestimento di nastri abrasivi e di ruote lamellari, da alcune case produttrici sono denominate JJ oppure JF (jota-flex) TELA X Il supporto più usato per le tele destinate all’allestimento di nastri abrasivi, dischi ed in genere altri utensili abrasivi. Più pesante e rigida della precedente, consente un ottimo ancoraggio del granulo abrasivo che le
permette una buona produttività e una buona durata, sia in operazioni di sgrossatura con grane grosse, sia in operazioni di finitura e lucidatura. TELA Y Questo supporto particolarmente pesante, è usato esclusivamente per l’allestimento di nastri abrasivi, è molto resistente agli strappi, anche longitudinali ed è la tela ideale quando le pressioni di lavoro sono particolarmente alte come nella calibratura del legno e dei pannelli truciolari, o nella sgrossatura di particolari molto taglienti che tendono a tagliare il nastro abrasivo inoltre l’allungamento meccanico della tela Y è pressoché inesistente.
COMBINAZIONE (CARTA-TELA) Questo supporto realizzato con una carta pesante, di tipo E o F e da una tela molto leggera, incollata alla carta sul lato dove verrà applicato l’abrasivo, ha la caratteristica che oltre ad essere resistente agli strappi, come la tela, ha uno scarso allungamento, ed è perciò adatta all’allestimento di nastri larghi, anche sezionali, (quei nastri a più giunti, dove la larghezza del nastro supera le dimensioni nelle quali viene fabbricato il prodotto) impiegati per la calibratura dei pannelli truciolari. Prodotti abrasivi fabbricati con questo tipo di supporto vengono utilizzati anche per il rivestimento di rulli e per la produzione di dischi impiegati per la calibratura del legno e per la sgrossatura del parquet. FIBRA E’ il supporto più resistente ma anche quello più rigido usato per la fabbricazione degli abrasivi flessibili, è costituito da vari strati di cellulosa vulcanizzata, fino a raggiungere spessori vicini al millimetro. Con la fibra vengono prodotti dischi di vari diametri da utilizzare su macchine portatili, sia per lavorazioni gravose come la sbavatura, che per lavori di finitura. FILM Supporto in film di poliestere, perfettamente calibrato sul quale viene applicato dell’abrasivo di solito di grana molto fine, utilizzato per microfiniture, lappatura ed altre levigature dove il risultato più importante da raggiungere è la bassa rugosità.
I LEGANTI Per attaccare i granuli abrasivi ai supporti, vengono utilizzati dei leganti, e precisamente due strati di leganti che a volte sono diversi, il primo ancora il granulo al supporto, mentre il secondo riempiendo parte dello spazio lasciato tra un granulo e l’altro, lega i granuli tra di loro. Dal tipo di legante e dal suo spessore dipendono la resistenza dell’ancoraggio dell’abrasivo al supporto, la flessibilità del prodotto stesso e da non sottovalutare , la resistenza al calore sviluppato nella lavorazione. I collanti più utilizzati nella fabbricazione degli abrasivi flessibili sono:
COLLANTE ANIMALE – GLUBOND Utilizzato in miscela con prodotti riempitivi inerti, come il caolino e la criolite, con il calore sviluppato durante la lavorazione, tende ad una certa elasticità e flessibilità, conformandosi maggiormente al pezzo da levigare, risultando così poco aggressivo ma permettendo di ottenere finiture molto uniformi e costanti durante tutto l’impiego del nastro. RESINE Vengono utilizzate resine ureiche UF che resine fenoliche PF, miscelate con altri prodotti per migliorare l’ancoraggio dell’abrasivo, per dargli maggiore flessibilità ed altre peculiarità specifiche richieste dal singolo prodotto, e dal tipo di lavorazione per la quale il prodotto viene fabbricato.
In alcuni casi vengono utilizzati sia i collanti animale che le resine, di solito il primo strato, quello che ancora l’abrasivo al supporto, di collante animale, che riscaldandosi con il calore generato nella lavorazione, da al prodotto una maggiore elasticità e flessibilità ed un secondo strato di resina sintetica che migliora la sua resistenza al calore ed al distacco del granulo abrasivo.
LA COSPARSIONE DELL’ABRASIVO La quantità dell’abrasivo incollata sul supporto può variare a seconda dell’impiego a cui e’ destinato il prodotto finito. Lo spazio tra un singolo granulo abrasivo e l’altro è predeterminato e controllato secondo precisi standard’s industriali. Di solito viene definita cosparsione aperta (opencoat) quando i granuli abrasivi ricoprono una superficie del 50/60% del supporto. Questa cosparsione definita anche aperta, viene utilizzata per la levigatura di prodotti che tendono ad intasare il prodotto abrasivo, come gomma, resine, stucchi, vernici ed alcune essenze di legno molto resinose. Viene definita chiusa (closecoat) quando i granuli ricoprono la totalità’ del supporto. A parità delle dimensioni, della qualità dell’abrasivo, e delle altre variabili nella lavorazione, con una cosparsione chiusa si ottiene una finitura migliore e più uniforme che utilizzando un A.F. con cosparsione aperta. E’ un fatto risaputo che i moderni A.F. hanno una taglienza e danno asportazioni sensibilmente superiori di un abrasivo rigido, questo è dovuto al fatto che mentre in un abrasivo rigido i granuli abrasivi, che hanno una forma predeterminata, sono mescolati all’agglomerante in modo casuale, negli A.F. la parte più tagliente, quella con l’angolo di taglio più acuto, e pertanto la parte più leggera, viene posizionata verso il lato di lavoro. Questo si ottiene con la deposizione elettrostatica. La deposizione elettrostatica si ottiene con un elettrodo negativo applicato sotto un nastro trasportatore situato dopo la tramoggia che alimenta i granuli abrasivi, e di uno positivo che provoca un campo elettrostatico che attira detti granuli verso il supporto. Naturalmente i granuli saranno attirati verso il supporto, sul quale è gia stato spalmato il primo strato di legante, dalla parte più pesante pertanto quella opposta a quella con gli angoli più acuti. Questi due campi elettrici sono vicinissimi e sono percorsi da cariche che superano i 50.000 volts. Successivamente l’A.F. passa attraverso un forno dove il primo strato di legante viene parzialmente asciugato. Dopo questo passaggio viene applicato il secondo strato di legante, quello che tiene ancorati i granuli abrasivi tra di loro e dopo il passaggio in un secondo forno, nel quale viene completata la polimerizzazione delle resine, viene avvolto in rotoli che per le loro dimensioni ed il loro peso vengono chiamati jumbo. La deposizione del granulo abrasivo per caduta ormai è scarsamente usata e solo su prodotti (poveri) destinati a lavori generici. Terminata la deposizione dell’abrasivo, l’abrasivo flessibile è stato definitivamente prodotto, anche se a volte ha ancora bisogno di altre lavorazioni, le più comuni sono: FLESSIBILIZZAZIONE Consiste nel provocare delle fratture nello strato di resina, che darà al prodotto una maggiore flessibilità ma anche una minore capacità nell’ancoraggio dell’abrasivo e pertanto di una minore durata del prodotto finito (foglio, disco, o nastro abrasivo che sia ). Per questa ragione si procede all’esecuzione della minima flessibilità possibile, compatibilmente con le esigenze dei lavori che il prodotto finito deve eseguire.
L’intervallo tra una frattura nella resina e l‘altra e la loro forma geometrica sono rigorosamente controllate. Sostanzialmente, il processo di flessibilizzazione si ottiene forzando il passaggio del prodotto, su uno o più alberi di acciaio che a seconda dell’inclinazione e del diametro daranno un diverso risultato,che però dovrà tener conto dell’impiego finale del prodotto. Le flessibilizzazioni più diffuse sono: FLESSIBILIZZAZIONE SEMPLICE (SINGLEFLEX) E’ la più semplice e la più diffusa, nella quale il prodotto viene fatto passare su un'unico albero situato a 90° rispetto allo scorrimento del prodotto e gli conferisce la flessibilità, solo nel senso longitudinale. Utilizzando alberi di diametri diversi, otterremo delle fratture più ravvicinate negli abrasivi di grana più fine e con un maggiore intervallo in quelli di grana più grossa. FLESSIBILIZZAZIONE DOPPIA (DOUBLEFLEX) In questo caso gli alberi usati sono due, posizionati a 45° rispetto allo scorrimento del prodotto ottenendo così delle fratture disposte tra di loro a 90°, in modo da dare al prodotto la flessibilità indispensabile per la levigatura e la smerigliatura di prodotti curvi, sagomati o con forme complesse. FLESSIBILIZZAZIONE TRIPLA (TRIPLEFLEX) E’ la sovrapposizione delle due precedenti, e da una flessibilità eccezionale al prodotto, ma contemporaneamente riduce l’ancoraggio del granulo abrasivo al supporto. Alcuni abrasivi flessibili seguono delle linee di produzioni diverse e dopo la cosparsione vengono sottoposti ad ulteriori trattamenti, i più comuni sono: TRATTAMENTO ANTISTATICO In alcuni casi, nella levigatura si generano delle correnti elettrostatiche che caricano le particelle di materiale asportato (trucioli) e ne favoriscono l’adesione delle stesse all’abrasivo flessibile, causandone così un intasamento precoce. Con un trattamento antistatico, si minimizza questo fenomeno elettromagnetico, dando al prodotto abrasivo una maggiore durata e una maggiore costanza nell’azione tagliente e nella finitura. PRODOTTI STEARATI Un risultato simile si ottiene applicando sopra l’abrasivo, (di solito a cosparsione aperta) e tra gli spazi situati tra un granulo abrasivo e l’altro dello stearato di zinco in polvere che ne ritarda sensibilmente l’intasamento. Questo trattamento viene utilizzato prevalentemente sugli abrasivi flessibili utilizzati per la levigatura di stucchi e vernici, nell’industria del mobile ed in carrozzeria. Si distinguono visivamente dagli altri abrasivi, per il colore bianco latte dato dallo stearato di zinco che copre interamente l’abrasivo. PRODOTTI ADITTIVATI Al fine di ridurre le temperature di lavoro durante la smerigliatura, in particolare nella lavorazione di metalli tenaci ed a basso indice di molabilità, al secondo strato di legante, quello che lega i singoli granuli abrasivi tra di loro, viene aggiunto un additivo (active filler) raffreddante e lubrificante, questo oltre a ridurre sensibilmente i segni di bruciatura sui pezzi lavorati (macchie bluastre) dà all’abrasivo una maggiore durata ed una taglienza maggiore. AGGLOMERATI Nelle lavorazioni di smerigliatura con nastri abrasivi, in particolare nell’utilizzo delle grane fini, il nastro
abrasivo ha il problema della scarsa durata e della sensibile differenza di finitura tra l’utilizzo di un nastro nuovo e quella di un nastro usato, soprattutto per problemi di intasamento, con il conseguente aumento dei tempi di lavorazione dovuti alla frequente sostituzione del nastro abrasivo e un notevole aumento dei costi si smerigliatura. Per ovviare a questi problemi sono nati gli abrasivi flessibili agglomerati (aggregade). In questi prodotti ogni singolo granulo abrasivo e’ costituito da un agglomerato di granuli abrasivi più piccoli che si ravvivano in fase di lavorazione. Quando il nastro abrasivo perde la sua taglienza, fa un attrito maggiore sul pezzo lavorato che fa rompere l’aggregato lasciando così emergere i nuovi taglienti dei piccoli granuli abrasivi di cui è composto. Con questi abrasivi si aumenta notevolmente la durata del nastro abrasivo e la finitura del pezzo lavorato e’ più uniforme e più costante, con differenze di finiture minime tra quelle ottenute con un nastro nuovo rispetto a quelle ottenute con un nastro usato. ABRASIVI MICROFORMATI E’ l’ultimo nato tra gli abrasivi flessibili, prodotto con sistemi innovativi e completamente diversi dai sistemi utilizzati per la produzione degli altri prodotti abrasivi. Si presenta come una tela sulla quale sono posizionate, con un preciso disegno geometrico, delle piramidi tronche a base quadra, di abrasivo che come negli agglomerati sono composte da più granuli abrasivi, legati tra loro, come se fossero delle piccole mole abrasive, ma con una maggiore precisione e con una precisa forma predeterminata, anche le dimensioni di queste piramidi di abrasivo sono estremamente precise e simmetriche, inoltre lo spazio tra una piramide o una fila di piramidi e l’altra permettono lo scarico ottimale delle particelle di materiale asportato ed un migliore raffreddamento. Con questi innovativi abrasivi flessibili, si riescono ad ottenere risultati fino a prima inimmaginabili, in particolare una finitura costante e in assoluto migliore di quella ottenibile con gli abrasivi tradizionali, grazie alla precisione della cosparsione ed all’eccezionale
conformabilità anche su particolari di forma molto complessa. Questi abrasivi vengono prodotti anche in grane molto fini e sono marcati con una granulometria speciale, espressa in micron (milionesimo di metro), corrispondenti alle dimensioni del granulo con il quale sono composte le piramidi abrasive.
Bibliografia: http://www.abrasivinorio.it
http://www.diatecut.it/download/dipodi.pdf
http://www.atlantic-bonn.de/uploads/med ... ian_04.pdf
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:41

Utensili per affilatura al diamante
Introduzione
La matrice degli utensili diamantati deve garantire determinate caratteristiche per svolgere al meglio la sua funzione di supporto dell’elemento abrasivo. La matrice deve rispondere alle doti di compatibilità con il diamante, di ritenzione dello stesso e di un comportamento all’usura sufficientemente buono da non rilasciare il diamante prima che questo abbia completata la sua vita utile. Il cobalto combina due proprietà generalmente antitetiche: elevato carico di snervamento e ottima tenacità, inoltre ha una resistenza all’usura per abrasione compatibile al diamante e facilmente regolabile tramite l’aggiunta di altre polveri. Negli anni ’90 il collasso di uno dei paesi fomitori di cobalto, lo Zaire, ha compromesso la stabilità del prezzo di questa materia prima. L’incertezza in cui versano i paesi africani fornitori, unita alle conseguenze tossicologiche legate all’utilizzo del cobalto , hanno spinto il settore dell’utensileria diamantata a ricercare soluzioni alternative. Oggi, nel tentativo di ridurre i costi ed eliminare sostanze con effetti tossici sull’uomo, si vuole sostituire il cobalto con altre leghe.
Il Diamante
Il diamante è la sostanza più dura di tutte quelle conosciute (1000 volte più duro del quarzo che costituisce la fase più dura del granito), è un materiale cristallino costituito da carbonio legato covalentemente, È fragile e inizia a decomporsi in aria sopra i 700°C e a più alte temperature se si trova in ambiente non ossidante. L’usura su questo materiale avviene per microfratturazione, causata anche da stress termici e da ossidazione. Una grave degenerazione del diamante e del suo ancoraggio con la matrice in cui è incastonato si ha per effetto della grafitizzazione, spesso catalizzata dai metalli componenti la matrice stessa .
Utensili diamantati
La lavorazione dei materiali duri, quali le pietre naturali e sintetiche utilizzate nell’edilizia (marmi, graniti, asfalti, cementi, ecc.), avviene per mezzo degli utensili diamantati; questi sfruttano l’elevata durezza del diamante per asportare il materiale. Il diamante si trova nell’utensile incastonato in una matrice più tenera che può essere di varia natura. I dischi diamantati sono utensili da taglio costituiti da un‘anima di acciaio e da una corona diamantata perimetrale, che può essere a fascia continua o segmentata.
Abrasivi
Per formare con accuratezza i materiali duri e fragili si ricorre all’uso degli abrasivi: particelle di piccole dimensioni con fonna irregolare e spigolosa. Gli abrasivi sono capaci di rimuovere piccole quantità di materiale da una superficie mediante un processo di taglio che produce frammenti residui sottili. I processi meccanici abrasivi non sono impiegati solo in operazioni di finitura, ma anche in operazione di asportazione di materiale di grande scala come la formatura di materiali duri non metallici: ceramici e vetri. Gli abrasivi comunemente usati sono i seguenti: convenzionali, allumina e carburo di silicio; superabrasivi, nitruro di boro cubico e diamante. Quest’ultimo è il materiale più duro conosciuto da cui il suo nome. Oltre alla durezza, un’importante caratteristica degli abrasivi è la friabilità, ovvero la capacità di un grano di fratturarsi in pezzi più piccoli;
questa proprieta conferisce agli abrasivi la capacità di autoaffilarsi. Un’alta friabilità indica appunto una bassa resistenza a frattura cosi che il grano si frammenti più rapidamente se sottoposto alle forze di taglio. La forma e la dimensione dei grani abrasivi hanno effetto sulla friabilità: grani compatti, per esempio, sono meno friabili di grani piatti; grani piccoli hanno una minor probabilità di contenere difetti e sono quindi più resistenti e meno friabili di grani grandi.
Meccanismo di Taglio-Taglio di Pezzi Fragili e Asportazione del Materiale
ll taglio con questo dispositivo è un processo di asportazione di materiale nel quale il vero utensile è il singolo grano abrasivo, quindi si tratta di particolari utensili considerati multi punto. I principali fattori che contraddistinguono questo utensile rispetto ad uno a singolo punto di taglio sono:
a) ll singolo grano ha una geometria irregolare ed è disperso casualmente lungo la periferia del disco.
b) L’angolo medio di attacco e molto basso, conseguentemente l’angolo di taglio è molto basso.
c) La posizione radiale dei grani varia.
d) Le velocità di taglio sono molto elevate, tipicamente 30 m/s. Di conseguenza la frattura del diamante è favorita nel primo caso dove è massima la forza di impatto. Questo comportamento e provato dall’osservazione dell’usura sui segmenti i quali sono omogeneamente usurati in up cutting e disomogeneamente in down cutting. lnoltre, in down cutting, si formano una grande quantità di residui non appena il diamante entra in contatto col pezzo, ciò porta ad un rapido ispessimento dell’impasto formato dalmateriale asportato promuovendo una maggiore usura della matrice. Gli spigoli di taglio non sono localizzati alla Stessa altezza ma distribuiti casualmente, i diamanti sono inoltre soggetti a cicli di frattura che variano la sporgenza e la geometria degli spigoli; è quindi solo una piccola parte dei diamanti ritenuti nella superficie ad interagire con il pezzo contemporaneamente. ll truciolo è costituito dal materiale asportato durante l’operazione di taglio e viene distinto in primario e secondario. ll truciolo primario si forma davanti al diamante per l’azione di sforzi di trazione e compressione che si generano alternativamente sul pezzo, il materiale cosi asportato è il principale responsabile della formazione di un cratere, situato frontalmente al diamante, e di due solchi, situati posteriormente e che delimitano la coda. Sotto al diamante il pezzo è soggetto ad uno sforzo di compressione, quando tale carico viene meno repentinamente, in seguito al veloce moto del diamante, si provoca una rottura fragile da cui deriva il truciolo secondario dietro al diamante .
La Matrice
La matrice ha due funzioni: tenere rigidamente il diamante in posizione e rilasciare il diamante una volta esaurita la sua vita utile. Essa deve quindi usurarsi in modo compatibile al diamante, sufficientemente da scoprire il diamante e non troppo da perderlo prima che abbia esaurito la sua capacità abrasiva.
Meccanismo di ritenzione
La ritenzione del diamante deriva dall’azione combinata di una interazione fisica e chimica. Alla rottura del diamante il carico di snervamento della matrice deve essere superato per permettere il suo rilascio; la ritenzione dipende quindi dal carico di snervamento della matrice, inoltre, aumenta con il lavoro di pull out necessario. Il lavoro di pull out è funzione del livello di deformazione elastica attorno al diamante e della forma di quest’ultimo,che può provocare concentrazioni di sforzi. La ritenzione dipende quindi, oltre che dal carico di snervamento, da altri due parametri: la duttilità e la sensibilita agli intagli. Durante la deformazione della matrice, che supporta il carico agente sul diamante, avviene uno scorrimento del metallo lungo la faccia del diamante. Il coefficiente di attrito statico per l’accoppiamento metallo-diamante è comunque basso e cade nell’intervallo 0,1-0,15, questo significa che il metallo è libero di scorrere lateralmente sull’interfaccia. Se il coefficiente d’attrito aumenta, per 1’instaurarsi di altre interazioni interfacciali, si può superare le tensioni necessarie allo snervamento con conseguente incrudimento della matrice sotto al diamante; bisogna tenere in considerazione che la matrice e già deformata elasticamente quasi al limite per il ritiro differenziato . ll meccanismo fisico deriva dall’incastro meccanico del diamante e dalla pressione esercitata dalla matrice in seguito alla deformazione elastica accumulata durante il ritiro differenziale in fase di raffreddamento dopo sinterizzazione . ll diamante ha infatti un coefficiente di espansione termica prossimo a zero a differenza dei metalli che hanno coefficienti dell’ordine di grandezza
dei 10`5 m/m"C. ll valore di tensione residua è proporzionale al salto di temperatura e alla differenza di coefficiente di espansione termica. La microscopia Raman può essere utilizzata per quantificare questo effetto. Da studi effettuati su matrici di cobalto si è osservato come le tensioni residue superino il carico di snervamento della matrice in prossimità dell’interfaccia portando ad una plasticizzazione ed un conseguente effetto di incrudimento . Un risultato da perseguire, per migliorare il meccanismo di ritenzione, è quindi l’innalzamento del carico di snervamento. L’interazione interfacciale può ancora essere aumentata fisicamente agendo sulla rugosità del diamante per mezzo di trattamenti termici, questo metodo tuttavia comporta una grande perdita di materiale prima di ottenere una superficie soddisfacente e un indebolimento meccanico del diamante. Il meccanismo chimico di ritenzione avviene quando il diamante interagisce con elementi formatori di carburi. Durante la pressatura, il diamante può essere aggredito e perdere parte del carbonio superficiale per fomare carburi che enucleano come isole e poi accrescono fino a costituire un interfaccia continua . In queste condizione vi è un rafforzamento del legame che però si indebolisce quando lo spessore dei carburi aumenta troppo, ciò a causa di sviluppo di porosità e cricche. Questo processo va inoltre limitato perché porta a ingenti degradazioni del diamanti. La formazione di carburi all’interfaccia può essere intrapresa in due modi: depositando film sottili di formatori di carburi sul diamante o includendoli nella miscela della matrice. Nel primo caso i formatori di carburi sono presenti esclusivamente dove devono esplicare la loro funzione di rafforzamento del legame, mentre nel secondo caso sono dispersi su tutta la matrice. Gli elementi più utilizzati a tale scopo riportati in letteratura sono il cromo, il tungsteno e il titanio, che non hanno però avuto buoni risultati su scala industriale. Un problema da tenere in considerazione è l’interazione degli stampi in grafite con la matrice, che è aumentata se si raggiunge in fase di sinterizzazione la temperatura di eutettici basso fondenti. Inoltre gli elementi formatori di carburi peggiorano la duttilità della matrice con la formazione di fasi fragili ( es. la fase cr per il cromo) e di porosità. Abbiamo già visto le proprietà che deve avere una matrice, qui di seguito aggiungiamo alcune osservazioni. La dimensione delle particelle ha influenza sulla cinetica di densificazione e un’opportuna scelta può abbassare la temperatura di sinterizzazione. Gli ossidi formati sulla superficie delle particelle, durante la loro normale esposizione all’aria, costituiscono un impedimento alla crescita dei grani conseguente alle alte temperature di sinterizzazione necessarie per raggiungere un buon grado di densificazione ma rappresentano,per le stesse ragioni, un ostacolo al processo stesso.
Bilbiografia:
C.A. van Luttervelt, T.H.C. Childs, I.S. Jawahir, F. Klocke and P.K. Venuvinod, “Present Situation and Future Trends in Modelling of Machining Operations,” Keynote Paper, Annals of the CIRP 48 (2) (1998), pp. 587–626. Abstract | PDF (6394 K) Jawahir I.S., Balaji A. K., 1999, The effects of Tool Coatings on Machining Performance, not published yet. F. Löffler and A. Barimani, PVD-Schichten für den tribologischen Einsatz, Ingenieur-Werkstoffe 12 2 (1990), pp. 56–59. Taminiau D.A., Dautzenberg J.H., 1999, How to Understand Friction and Wear with Classical Physics, unpublished manuscript. O. Kubaschewski and C.B. Alcock, Metallurgical thermochemistry, Pergamon Press (1979).
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N.N., 1991, Die Schneide verdient das Geld. Schneidstoffe - Indikatoren vielschichtiger internationaler Entwicklungen, Fertigung, Landsberg, 2 Sonderheft Werkzeuge, pp. 12–15. N.N., 1994, AB Sandvik Coromant: Modern Metal Cutting. I.E. Clark and P.K. Sen, Advances in the Development of Ultrahard Cutting Tool Materials, Ind. Diamond Rev 2 (1998), pp. 40–44. View Record in Scopus | Cited By in Scopus (8) Stock H.R., 1997, Stand der cBN-Prozeßentwicklung (IBAD), Proc. of MaTech-Statusseminar: Superharte Schichten für tribologische Anwendungen, June 4–5, Braunschweig.
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Re: Scritti delle Mole per il Museo

Messaggioda Aldebaran » 04/11/2013, 15:43

Diamond Sharpening Tools
introduction
The matrix of diamond tools must guarantee certain characteristics to best perform its function as a
support element abrasive. The matrix must have the qualities of compatibility with the diamond, the
retention of the same and wear behavior of a not good enough to release the diamond before it has
completed its useful life . Cobalt combines two properties generally antithetical : high yield strength and
good toughness , it also has a compatible abrasive wear resistance of the diamond and easily adjusted
by the addition of other powders . In the 90s the collapse of one of the countries where cobalt was
extracted,named Zaire , has compromised the stability of the price of this raw material. The uncertainty
faced by African countries suppliers, together with the toxicological consequences related to the use of
cobalt , have pushed the diamond tool sector to seek alternative solutions. Today , in an attempt to
reduce costs and eliminate substances with toxic effects on humans , you want to replace the cobalt
with other alloys .
Diamond
Diamond is the hardest substance of all the known ones ( 1000 times harder than quartz which
constitutes the phase harder than granite ) , is a crystalline material consisting of carbon covalently
linked , is fragile and starts to decompose in air above 700 ° C and at higher temperatures if it is in a
non-oxidizing environment . The wear of this material occurs by microfracture , also caused by thermal
stress and oxidation . A severe degeneration of the diamond and its anchorage with the matrix in which
it is embedded has the effect of graphitization , often catalyzed by metals components the matrix itself.
Diamond tools
The processing of hard materials, such as natural and synthetic stones used in the building ( marble,
granite , asphalt , cement, etc. . ) Is by means of diamond tools ; these exploit the high hardness of
diamond to remove material . The diamond is located in the tool embedded in a softer matrix that can
be of various nature. The diamond cutting tools are made from a steel core and a diamond crown
perimeter , which can be a continuous band or segmented .
Abrasives
To form with accuracy the hard and brittle materials will resort to the use of abrasives : small particles
are irregular and angular. The abrasives are capable of removing small amounts of material from a
surface by means of a cutting process that produces residual thin fragments . The abrasive mechanical
processes are not only employed in finishing operations, but also in operation of large -scale removal of
material as the forming of non-metallic hard materials : ceramic and glass. The abrasives commonly
used are the following : conventional , alumina and silicon carbide ; ultra-abrasive , cubic boron nitride
and diamond. The latter is the hardest known material from which its name . In addition to hardness ,
an important feature of the abrasives is the friability , or the capacity of a grain of breaking into smaller
pieces ;
this property confers at the abrasive self-sharpening property . High friability indicates precisely a low
resistance to fracture fragments so that the grain is more quickly if subjected to shear forces . The
shape and size of the abrasive grains have an effect on friability : compact grains , for example, are
less friable grain dishes ; small grains have a lower probability to contain defects and are therefore
more resistant and less friable of large grains .
Cut Mechanism
Cutting is a process of removal of material in which the real tool is the single abrasive grain , then it is
considered special tools multi point . The main factors that distinguish this tool with respect to a singlepoint
cutting are:
a) The single grain has an irregular geometry and is dispersed randomly along the periphery of the disc.
b ) The mean angle of attack and very low , consequently the cutting angle is very low.
c ) The radial position of the grains varies .
d ) Cutting speeds are very high , typically 30 m / s. Consequently, the fracture of the diamond is
favored in the first case is where the maximum impact force . This behavior and proven by the
observation of wear on the segments which are evenly worn in cutting up and down unevenly in cutting.
ln addition , in cutting down , forming a large amount of residues not just the diamond comes in contact
with the piece , this leads to a rapid thickening of the material formed excised promoting a greater
wear of the matrix. The cutting edges are not located at the same height but randomly distributed , the
diamonds are also subject to cycles of fracture that vary the protrusion and the geometry of the edges ,
so it is only a small part of diamonds held in the surface to interact with the piece simultaneously . The
chip is constituted by the material removed during the cutting operation and is divided into primary and
secondary. Primary chip is formed in front of the diamond to the action of tensile and compression
which are generated alternately on the workpiece , the material thus removed is the main responsible
for the formation of a crater , located frontally to the diamond , and two grooves , located posteriorly and
which delimit the tail . Below the diamond the piece is subject to a compression stress , when this load
is less abruptly , following the fast motion of the diamond, it causes a brittle fracture from which the
secondary chip behind the diamond.
Matrix
The matrix has two functions: hold the diamond firmly in place, and release the diamond once the end
of its useful life . It must therefore wear out in a manner compatible to the diamond , enough to discover
the diamond and not too much to lose it before it has exhausted its abrasive capacity .
Retention Mechanism
The retention of the diamond is derived from the combined action of an interaction physics and
chemistry. At the break of the diamond the yield strength of the matrix must be overcome to allow its
release ; retention thus depends on the yield strength of the matrix , also increases with the work
necessary to pull out . The work to pull out is a function of the level of elastic deformation around the
diamond and the shape of the latter , which can result in stress concentrations . The retention thus
depends , in addition to the yield strength, two other parameters : the ductility and notch sensitivity .
During the deformation of the matrix , which supports the load acting on the diamond , is one metal flow
along the face of the diamond. The coefficient of static friction for coupling metal - diamond is still low
and falls in the range of 0.1-0.15 , this means that the metal is free to slide laterally on the interface. If
the coefficient of friction increases, to enstablishement of other interfacial interactions , you can
overcome the voltages required at yield resulting in hardening of the matrix below the diamond ; must
take into account that the matrix elastically deformed and already almost to the limit on withdrawal
differentiated . Physical mechanism by interlocking mechanical drift of the diamond and by the pressure
exerted by the matrix due to the elastic deformation accumulated during the differential shrinkage
during cooling after sintering . ll fact diamond has a thermal expansion coefficient close to zero unlike
metals that have coefficients of the order of magnitude of 10 ` 5 m / m" C. The value of the residual
voltage is proportional to the temperature jump and to the difference in coefficient of thermal expansion
. Raman microscopy can be used to quantify this effect. From studies carried out on arrays of cobalt is
observed how the residual stresses exceed the yield strength of the matrix in the vicinity of the interface
leading to a plasticization and a consequent effect of work hardening. a result to pursue, to improve the
retention mechanism , it is therefore, the increase of yield strength . The interfacial interaction can still
be increased by physically acting on the roughness of the diamond by means of thermal treatments ,
this method , however, involves a great loss of material before obtaining a satisfactory surface , and a
mechanical weakening of the diamond. The chemical mechanism of retention occurs when the interacts
with diamond carbide -forming elements . During pressing, the diamond can be attacked and lose some
of the carbon surface for fomare carbides nucleate as islands and then increase up to form a
continuous interface . in this condition there is a strengthening of the bond that however weakens when
the thickness of the carbides increases too much , owing to the development of porosity and cracks.
This process should also be limited because it leads to substantial degradation of the diamonds. the
formation of carbides at the interface can be undertaken in two ways : depositing film thin formation of
carbides on the diamond , or by including in the mixture of the matrix. in the first case the formation of
carbides are present only where they must carry out their function of reinforcing the link , while in the
second case are dispersed throughout the matrix . The more elements used reported in the literature
for this purpose are chromium , tungsten and titanium, which have however not had good results on an
industrial scale . One issue to consider is the interaction of the graphite molds with the matrix , which is
increased if reaches during sintering temperature of the low melting eutectics . Moreover, the elements
forming carbides deteriorate the ductility of the matrix with the formation of brittle phases (eg. the phase
cr for chromium ) and porosity . We have already seen that the properties must have a matrix ,
hereinafter add some observations . particle size has an influence on the kinetics of densification and
an appropriate choice can lower the sintering temperature . oxides formed on the surface of the
particles, during their normal exposure to air , constitute an impediment to the growth of the grains
resulting in the high sintering temperatures necessary to achieve a good degree of densification but
represent , for the same reasons , an obstacle to the process itself .
Bilbiography :
C.A. van Luttervelt, T.H.C. Childs, I.S. Jawahir, F. Klocke and P.K. Venuvinod, “Present Situation and Future
Trends in Modelling of Machining Operations,” Keynote Paper, Annals of the CIRP 48 (2) (1998), pp. 587–
626. Abstract | PDF (6394 K) Jawahir I.S., Balaji A. K., 1999, The effects of Tool Coatings on Machining
Performance, not published yet. F. Löffler and A. Barimani, PVD-Schichten für den tribologischen Einsatz,
Ingenieur-Werkstoffe 12 2 (1990), pp. 56–59. Taminiau D.A., Dautzenberg J.H., 1999, How to Understand
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I. Barin and O. Knacke, Thermochemical properties of inorganic substances, Springer Verlag (1973).
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270 (1995), pp. 264–269. Abstract | PDF (610 K) | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (22) P.
Neumaier, Härtebestimmung an Beschichtungen von Metalloberflächen, Metallober-fläche 2 (1989). E.
Lugscheider, H.D. Geiler, M. Lake and H. Zimmermann, Investigation of thermophysical properties of AIP
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