BR112013005026A2 - artigo abrasivo e método para formar um artigo abrasivo - Google Patents

Abstract

ARTIGO ABRASIVO E MÉTODO PARA FORMAR UM ARTIGO ABRASIVO Trata-se de um artigo abrasivo que inclui um corpo que tem grãos abrasivos contidos em um material de ligação que compreende um metal ou liga de metal, em que o corpo compreende uma razão de VAG/VBM de ao menos cerca de 1, 3, em que VAG é o. percentual de volume de grãos abrasivos dentro do volume total do corpo e VBM é o percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo.

Description

W T' 1/ 68 J-.

. _ J..—í' . , . .

Relatório Descritivo do pedido de patente de Invenção para "ARTIGO ABRASIVO E MÉTODO PARA FORMAR UM ARTIGO ABRASIVO"

CAMPO DA TÉCNICA O seguinte é direcionado a artigos abrasivos ligados e mais 5 particularmente artigos abrasivos ligados que incluem grãos abrasivos contidos em um material de ligação que inclui um metal ou liga de metal.

- - TECNICA-ANTECEDENTE -- . -_. . ' Os abrasivos usados em aplicações de usinagem incluem 10 tipicamente artigos abrasivos ligados e artigos abrasivos revestidos. Os artigos abrasivos revestidos são geralrnente artigos em camadas que têm um apoio e um revestimento , adesivo para fixar os grãos abrasivos ao apoio, o exemplo ' mais comum dos quais é uma lixa. As ferramentas abrasivas 15 ligadas"consiS'0tem em compósitos abrasivos, tridimensionais, rígidos e tipicarnente rnonolíticos na forma de rodas, 'discos, segmentos, pontos montados, pedras de afiar e outros formatos de ferramenta, que podem ser montados em um aparelho de usinagem, tal como um aparelho de polimento ou 20 trituração.

As ferramentas abrasivas ligadas têm usualmente ao menos duas fases que incluem grãos abrasivos e material de , ' ligaçião. Certos artigos abrasivos ligados podem ter uma t fase adicional' na forma de porosidade. As ferramentas 25 abrasivas ligadas podem ser fabricadas em uma variedade de ~: 'graus' e" 'estruturas' que foram definidas de acordo com a prática na técnica pela densidade e dureza relativa do compósitó abrasivo (grau) e pela percentagem de volume do - grão abrasivo, ligação e porosidade dentro do compósito 30 (estrutura) .

;a" "" , ·b-j Algumas ferramentas abrasivas ligadas podem particularmente úteis na trituração e modelagem de certos tipos de peças de trabalho incluindo, por exemplo, metais, cerâmicas e materiais cristalinos, usadas nas indústrias cle 5 eletrônica e óptica. Em outros exemplos, certas ferramentas abrasivas ligadas podem ser usadas na modelagem de materiais superabrasivos para o uso em aplicações "indust""ria-is-:- Ne) -ecmtext-o. da -tritn-ração e. rnoldagem de certas peças de trabalho com artigos abrasivos ligados por metal, 10 geralmente o processo envolve uma quantidade significante de tempo e trabalho direcionada a manter o artigo abrasivo ligado. Isto é, geralmente, os artigos abrasivos ligados por metal exigem operações de perfilamento e cobertura regulares para manter as capacidades de trituração do 15 artigo abrasivo.

A indústria continua a demandar métodos e artigos melhorados que têm a capacidade de trituração.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO De acordo com .um primeiro aspecto, um artigo abrasivo 20 inclui um corpo que tem grãos abrasivos contidos no material de ligação que compreende um metal ou liga de met'al . O corpo compreende uma razão de Vag/Vbm de ao menos cerca de 1,3, em que Vag é o percentual de volume de grãos abrasivos dentro do volume total do corpo e Vbm é O 25 percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo.

De acordo com outro aspecto, um artigo abrasivo inclui um corpo que tem grãos abrasivos contidos em um material de ligação que compreende um metal ou liga de metal, em que o 30 corpo compreende uma razão de Vp/Vbm de ao menos cerca de ,

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W ~ ·.L 1,5, em que Vp é o percentual de volume do material particulado que inclui grãos abrasivos e cargas dentro do volume total do corpo e Vbm é o percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo. O 5 material de ligação tem uma resistência à fratura média (K1c) não maior que cerca de 4,0 MPa m0f5.

Em ainda outro asp,ecto, um artigo abrasivo inclui um .corpo que tem" grãòs" abrasivos ecmt4dos- em --um- rnate_rial_ de , ligação que compreende um metal, em que o corpo compreende uma 10 composição de ligação ativa que compreende ao menos cerca de 1% em volume de uma composição de ligação ativa do volume total do material de ligação. O corpo inclui adicionalmente uma porosidade de ao menos cerca de 5% em volume e em que o material de ligação compreende uma 15 resistência à fratura média (K1c) não maior que cerca cle ' 4,0 MPa m0r5.

Em ainçila outro aspecto, um artigo abrasivo inclui um corpo que tem grãos abrasivos contidos em urri material de ligação que compreende um metal ou liga de metal, em que o corpo 20 compreende uma razão de Vp/Vbm de ao menos cerca de 1,5, em que Vp é o percentual de volume do material particulado que inclui grãos abrasivos e cargas dentro do volume tgtal do " corpo e Vbm é o percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo. O corpo inclui ao menos 25 cerca de 5% em volurne po-rosidade do volume total do corpo, em que uma maioria da porosidade é a porosidade interconectada que.define uma rede de poros interconectados que se estende através clo volume do corpo.

De acordo com outro aspecto, um artigo abrasivo incluí um 30 corpo que tem grãos abrasivos contidos ern um material de

4 /68 ~ ~ J ligação que compreende um metal ou liga de metal, em que o corpo compreende uma razão de Vag/Vbm de ao menos cerca de 1,3, em que Vag é o percentual de volume de grãos abrasivos dentro do volume total do corpo e Vbm é c) percentual de 5 volume de material 'de ligação dentro do volume total do corpo. O corpo inclui uma composição de ligação ativa que compreende ao menos 10% em volume de urrta composição de ligação"ati"va ac5"Üolume total do ma-terial de ligação._,._ , , Em ainda outro aspecto, um método para formar um artigo 10 abràsivo inclui formar uma mistura que inclui os. grãos abrasivos e material de ligação, em que o material de ligação compreende um metal ou liga de metal e moldar a mistura para formar um artigo verde. O método inclui adicionalmente sinterizar o artigo verde a uma temperatura 15 para conduzir a sinterização de fase líquida .e formar um corpo abrasivo que inclui 'os grãos abrasivos contidos no material de ligação, em que o corpo compreende uma razão de .

Vp:Vbm de ao menos cerca de 3 :2, em que Vp é um percentual de volume de material particulado que inclui grãos 20 abrasivos e cargas dentro do volume total do corpo e Vbm é " um percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo.

Outro aspecto inclui um artigo abrasivo que tem um corpo abrasivo ligado que inclui grãos abrasivos contidos em um 25 material de ligação feito de um metal ou liga de metal, em que o material de ligação compreende um material compósito que inclui uma fase de ligação e uma fase precipitada, sendo que a fase precipitada tem uma composição que inclui ao menos um elemento de uma composição de ligação ativa e . 30 ao rnenos um elemento do material de ligação.

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BREVE DESCRIÇAO DOS DESENHOS A presente revelação pode ser mais bem entendida e seus inúmeros recursos e vantagens tornados aparentes àqueles versados na técnica pela referência aos desenhos anexos.

5 A Figura 1 inclui uma plotagem de energia de trituração (kW/cm (Hp/in)) versus quantidade de ciclos de trituração ' para um a corpo abrasivo ligado de acordo com uma modalidade.

A Èig"ura 2 inclui uma plotagem de aspereza de superfície 10 (Ra) versus quantidade de ciclos de trituração para um a corpo abrasivo ligado de acordo com uma modalidade.

A Figura 3 inclui uma plotagem de energia de trituração (kW/cm (Hp/in)) versus quantidade de ciclos de trituração para corpos abrasivos ligados de acordo com uma modalidade 15 e uma amostra convencional.

A Figura 4 inclui um gráfico de barras de energia de trituração (kW (Hp)) versus duas taxas de remoção de material diferentes (isto é, 45 mIn3/seg/Inm e 51 mm3/seg/mm (4,5 in3/min/in e 5,1 in3/min/in)) para um corpo abrasivo 20 ligado de acordo com uma modalidade e uma amostra convencional.

A Figura 5 inclui um gráfico de barras de razão de trituração (G-razão) a duas taxas de remoção de material diferentes para um corpo abrasivo ligadç) de acordo com uma 25 modalidade e uma amostra convencional.

A Figura 6 inclui uma plotagem de energia de eixo (kW (Hp)) tempo' de trituração (segundos) para um a corpo abrasivo ligado de acordo com uma modalidade e uma amostra convencional.

30 A Figura 7 inclui uma plotagem de energia de eixo (kW (Hp))

l + 6/68 ~ ~ ,

Á tempo de trituração (segundos) para um a corpo abrasivo - ligado de acordo com uma modalidade e uma amostra " convencional.

As Figuras 8 a 11 incluem imagens ampliadas da 5 microestrutura de um corpo abrasivo ligado de acordo com uma modalidade.

A Figura 12 inclui uma" imagem ampliada de um corpo abrasivo ligado de acordo com uma modalidade.

O uso dos mesmos símbolos de referência em diferentes 10 desenhos indica itens similares ou idênticos.

DESCRIÇÃO DA(S) MODALIDADE(S) PREFERENCIAL(IS) O seguinte é geralmente direcionado 'a artigos abrasivos ligados que incorporam grãos abrasivos dentro de uma matr-iz .

tridimensional do material. Os artigos abrasivos li'gados 15 utilizam um volume de grãos abrasivos presos dentro de uma matriz tridimensional do material de ligação. Além disso, c) seguinte inclui a desc.rição relacionada a métodos para formar tais artigos abrasivos ligados e aplicações para tais artigos abrasivos ligados.

' 20 Em concordância com uma modalidade, o processo para formar .

um artigo abrasivo pode ser iniciado formando-se uma.

mistura que contém grãos abrasivos e material de ligação.

Os grãos abrasivos podem incluir um material duro. Por exemplo, os grãos abrasivos podem ter uma dureza de Mohs de

Y 25 ao menos cerca de 7. Em outros corpos abrasivos, os grãos abrasivos podem ter uma dureza de Mohs de ao rnenos 8 ou mesmo ao menos 9.

Em ocorrências particulares, os grãos abrasivos podem ser feitos de um material inorgânico. Os materiais inorgânicos ' 30 adequados podem incluir carbonetos, óxidos, nitretos,

boretos, oxicarbonetos, oxiboretos, oxinitretos e urna combinação dos mesmos. Os exemplos- particulares de grãos abrasivos incluem carboneto de silício, carboneto de boro, " alumina, zircônia, partículas compósitas de alumina- 5 zircônia, nitreto de silício, S1A1ON e boreto de titânio.

Em certas ocorrências, os grãos abrasivos podem incluir um material superabrasivo, tal como diamante, nitreto de boro cúbico e uma combinação dos mesmos. Em ocorrências particulares, os grãos abrasivos podem consistir ess'encialmente em diamante. Em outras modalidades, os grãos abrasivos podem consistir essencialmente em nitreto de boro cúbico.

Os grãos abrasivos podem ter um tamanho de granulação médio não maior que cerca de 1.000 mícrons. Em outras modalidades, os grãos abrasivos podem ter um tamanho de granulação médio não maior que cerca de 750 mícrons, tal como não maior que cerca de 500 mícrons, não maior que cerca de 250 mícrons, não maior que cerca de 200 mícrons ou mesmo não maior que cerca de 150 mícrons. Em ocorrências particulares, os grãos abrasivos das modalidades no presente documento podem ter um tamanho de granulação " - médio, dentro de uma faixa entre cerca de 1 mícron e cerca de 1.000 mícrons, tal como entre cerca de 1 mícron e 500 mícrons ou mesmo entre cerca de 1 mícron e 200 mícrons.

Em referência adicional'aos grãos abrasivos, a morfologia dos grãos abrasivos pode ser descrita por uma razão de aspecto, que é a razão entre as dimensões do comprimento para a largura. Será verificado que o comprimento é a dimensão mais longa da granulação abrasiva e a largura é a segunda dimensão mais longa de uma granulação abrasiva

% 8/68 dada. Em concordância com as modalidades no presente documento, os grãos abrasivos podem ter uma razão de aspecto (comprimento:largura) não maior que cerca de 3:1 ou mesmo não maior que cerca de 2:1. Em ocorrências 5 particulares, os grãos abrasivos podem ser essencialmente equiaxiais, de tal modo que os mesmos tenham urna razão de aspecto de aproximadamente 1:1.

Os grãos abrasivos podem incluir outros recursos incluindo, por exemplo, um revestimento. Os grãos abrasivos podem ser 10 revestidos com um material de revestimento que pode ser um material inorgânico. Os materiais inorgânicos adequados podem incluir uma cerâmica, um vidro, um metal, uma liga de.

metal e uma combinação dos mesmos. Em ocorrências - " particulares, os grãos abrasivos podem ser galvanizados com 15 urn material cle metal e, mais particularmente, uma cornposição de metal de transição. Tais grãos abrasivos revestidos podem facilitar a ligação melhorada (por exemplo, ligação química) entre os grãos abrasivos e o material de ligação.

20 Em certas ocorrências, a mistura pode incluir uma distribuição particular dos grãos abrasivos. Por exemplo, a mistura pode incluir uma distribuição multimodal de tamanhos de granulação dos grãos abrasivos, de tal modo que urna ,distribuição particular de tamanhos de granulação 25 finos, intermediários e grosseiros esteja presente dentro da mistura. Em uma ocorrência particular, a mistura pode incluir uma dis"tribuição bimodal de grãos abrasivos que incluem grãos finos que têm um tamanho de granulação médio fino e grãos grosseiros que têm um tamanho de granulação 30 médio grosseiro, em que o tamanho de granulação médio

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4 grosseiro é significantemente maior que o tamanho de · granulação rnédio fino. Por exemplo, o tamanho de granulação médio grosseiro pode ser ao menos cerca de lO°õ maior, ao rnenos cerca de 20%, ao menos cerca de 30% ou ainda ao menos 5 cerca de 50% maior que o tamanho de granulação médio fino . (com base no tamanho de granulação abrasiva fino). Será verificado que a mistura pode incluir outra distribuição multimodal dos grãos abrasivos incluindo, por exemplo, uma "" dístribuição trimodal"ou uma distribuição quadrimodal.

10 Será também verificado que os grãos abrasivos da mesma composição podem 'ter várias propriedades mecânicas incluindo, por exemplo, friabilidade. A mistura e o corpo abrasivo ligado formado final podem incorporar uma mistura de grãos abrasivos, que pode ter a mesma composição, mas 15 que tem graus ou propriedades mecânicas variáveis. Por exemplo, a mistura pode incluir grãos abrasivos de uma única composição, de tal modo que a mistura inclua somente diamante ou nitreto de boro cúbico. Entretanto, o diamante ou nitreto de boro cúbico pode incluir uma mistura de 20 diferentes graus de diamante ou nitreto de boro cúbico, de - ' , tal modo que os grãos abrasivos tenham graus variáveis e graus e propriedades mecânicas variáveis.

Os grãos abrasivos podem ser fornecidos na mistura em. uma' quantidade de tal modo que o artigo abrasivo finalmente 25 formado contenha uma quantidade particular de grãos abrasivos. Por exemplo, a mistura pode incluir um ,teor maior (por exemplo, maior que 50% em volume) de grãos" abrasivos.

.Em concordância com uma modalidade, o material de ligação 30 pode ser um material de metal ou liga de metal. Por

~ m ". — ~ - exemplo, o material de ligação pode incluir uma composição em pó que inclui ao menos um elernento" de metal de transição. Em ocorrências particulares, o material de ligação pode incluir um metal selecionado a partir do grupo 5 que inclui cobre, estanho, prata, molibdênio, zinco, tungstênio, ferro, níquel, antimônio e uma combinação dos mesmos. Em uma particular modalidade, o material de ligação pode ser uma liga, de metal incluindo cobre e estanho. A liga de metal de cobre e estanho pode ser um material de 10 bronze, que pode ser formado de uma composição de 60:40 em peso de cobre e estanho, respectivamente.

De acordo com uma modalidade particular, a liga de metal de cobre e estanho pode incZuir um certo teor de cobre, de tal rnodo que o artigo abrasivo ligado formado final tenha 15 características mecânicas adequadas e desempenho de trituração. Por exemplo, a liga de metal de cobre e estanho pode incluir não maior que cerca de 70% de cobre, tal como não maior que cerca de 65°s de cobre, não maior que cerca de 60% não maior que cerca de 50% de cobre, não maior que 20 cerca de 45% de cobre ou rnesmo não maior que cerca de 40% de cobre. Em ocorrências particulares, a quantidade de cobre está dentro de uma faixa range entre cerca de 30% e cerca de 65% e, mais particularmente, entre cerca de 40% e cerca de 65%.

25 Certas ligas de metal de cobre e estanho podem ter uma quantidade mínima de estanho. Por exemplo, a liga de metal pode incluir ao menos cerca de 30% de estanho da quantidade total da composição. Em outras ocorrências, a quantidade de estanho pode ser maior, tal como ao menos cerca de 35%, ao 30 menos cerca de 40%, ao inenos cerca de 45%, ao menos cerca

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r' '- ""' - - -- -· ·- - -- - - -- .

de 50%, ao menos cerca de 60% , ao menos cerca de 65 °5 ou mesmo ao menos cerca de 75%. Certos materiais de ligação podem incluir uma liga de metal de cobre e estanho que tem uma quantidade de estanho dentro de uma faixa entre cerca 5 de 30% e cerca de 80%, entre cerca de 30% e cerca de 70% ou mesmo entre cerca de 35% e cerca de 65%.

Em urna modalidade alternativa, o material de ligação pode _,ser um.material à base de estanho, em que os materiais à base de estanho incluem metal e ligas de metal que 10 compreende um teor maior de estanho versus outros componentes presente no material. Por exemplo, o material de ligação pode consistir essencialmente em estanho. Ainda, , certos materiais de ligação à base de estanho podem ser usados que incluem não maior que cerca de 10% de outros 15 materiais de liga, particularmente metais.

A mistura pode conter uma porção igual de grãos abrasivos para ligar. Entretanto, em certas modalidades, a mistura· pode ser formada de tal modo que a quantidade de material de ligação pode ser menos que a quantidade de grãos 20 abrasivos dentro da mistura. Tal mistura facilita um artigô abrasivo ligado que tem certas propriedades, que são descrita em mais detalhes no presente documento.

Adicionalmente aos grãos abrasivos e material de ligação, a mistura pode incluir adicionalmente um precursor de 25 composição de ligação ativa. O precursor de composição de ligação ativa inclui um material, que pode ser adicionado à rnistura que facilita posteriormente urna reação quírnica entre certos cornponéntes do corpo abrasivo ligado incluindo, por exémplo, o material particulado (por 30 exemplo, grãos abrasivos e/ou cargas) e material de a 12/68 - m "' " % " m " ligação. C) precursor de composição de ligação ativa pode ser adicionado à mistura em quantidades menores e particularmente, em quantidades rnenos que a quantidade dos grãos abrasivos presentes dentro da mistura.

5 Em concordância com uma rnodalidade, o precursor de composição de ligação ativa pode incluir uma composição que inclui um metal ou liga de metal. Mais particularmente, c) - -precu-r-sor de_ c,omposição de .ligação ativa pode incluir uma composição ou complexo que inclui hidrogênio. Por exemplo, 10 o precursor de composição de ligação ativa pode incluir um hidreto de metal e, mais particularrnente, pode incluir um material tal como hidreto de titânio. Ern uma modalidade, o precursor de composição de ligação ativa consiste essencialmente em hidreto de titãnio.

' 15 . A mistura geralmente inclui uma quantidade menor do precursor de composição de ligação ativa. Por exemplo, a mistura pode incluir não maior que cerca de 40% em peso do " precursor de composição de ligação ativa do peso total da mistura. Em outras modalidades, a quantidade do precursoim 20 de composição de ligação ativa dentro da mistura pode ser menos, tal como não maior que cerca de 35% em peso, não maior que cerca de 30% em peso, não maior que cerca de 28% em peso, não maior que cerca de 26% em peso, não maior que cerca de 23% em peso, não maior que cerca de 18% em peso, 25 não maior que cerca de 15% em peso, não maior que cerca de 12% em peso ou mesmo não maior que cerca de 10°o em peso. Em.

ocorrências particulares, a quantidade de precursor de composição de ligação atiya dentro da mistura pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 2% em peso e cerca de 30 40% em peso, tal como entre cerca de 4°5 em peso e cerca de

35% em peso, entre cerca de 8°5 em peso e cerca de 28% em peso, entre cerca de 10% ern peso e cerca de 28% em peso ou mesmo entre cerca de 12% em peso e cerca de 26% em peso.

A mistura pode incluir adicionalmente um material ligante.

5 O material ligante pocle ser utilizado para fornecer a resistência adequada durante a formação do artigo abrasivo ligado. Certos ríiateriais ligantes adequados podem incluir u"m""materia"l"-'org'ânic-o-, -Por- exemplo,_ o jnaterial orgânico pode ser um material tal como um termQestável, termoplástico, adesivo e uma combinação dos mesmos. Em uma ocorrência particular, o material orgânico do material ligante inclui. ' um material tal como poliimidas, poliamidas, resinas, aramidas, epóxis, poliésteres, poliuretanos, acetatos, celuloses e uma cornbinação dos mesmos. Em uma modalidade, a mistura pode incluir um material ligante que utiliza urria combinação de um material termoplástico configurado para curar a uma temperatura particular. Em outra modalidade, o material ligante pode incluir um material adesivo adequado para facilitar a fixação entre os componentes da mistura. O, ligante pode estar na forma de um líquido incluindo, por exemplo, um composto de base aquosa ou de base não aquosa.

Geralmente, o material ligante pode estar presente em uma quantidade menor (ein peso) dentro da mistura. Por exemplo, o ligante pode estar presente em uma quantidade significantemente menos que a quantidade dos grãos abrasivos, material de ligação ou do precursor cle composição de ligação ativa. Por exemplo, a mistura pode incluir não maior que cerca de 4-0% em peso do mat"erial ligante para o peso total da mistura. Em outras modalidades, a quantidade de material ligante dentro da m 14/68 . - - - . - . - - - - - - mistura pode ser menos, tal como não maior que cerca de 35% em peso, não maior que cerca de 30% em peso, não maior que cerca de 28% em peso, não maior que cerca de 26% em peso, não maior que cerca de 23% em peso, não maior que cerca de 5 18% em peso, não maior que cerca de 15% em peso, não maior que cerca de 12% em peso ou mesmo não maior que cerca de 10% em peso. Em ocorrências particulares, a quantidade de material ligãiitè"dentro -da- mistura. -psAe estar dentro de uma faixa entre cerca de 2% em peso e cerca de 40% em peso, tal 10 como entre cerca de 4% em peso e cerca de 35% em peso, entre cerca de 8% em peso e cerca de 28% em peso, entre cerca de 10% em peso e cerca de 28% em peso ou mesmo entre cerca de 12% em peso e cerca de 26% em peso.

A mistura pode incluir adicionalmente uma certa quantidade 15 de cargaS. As cargas podem ser um material particulado que pode ser substituído por certos componentes dentro da mistura incluindo, por exemplo, os grãos abrasivos.

Notavelmente, as cargas podem ser um material particulado que pode ser incorporado na mistura, em que as cargas 20 mantêm substancialmente seu tamanho e formato original no - corpo abrasivo ligado finalmente formado. Os exemplos de cargas podem incluir óxidos, carbonetos, boretos, silicietos, nitretos, oxinitretos, oxicarbonetos, silicatos, grafite, silício, intermetálicos, cerâmicas, 25 cerâmicas ocas, sílica fundida, vidro, cerâmicas de vidro, esferas de vidro ocas, materiais naturais tais como conchas - e uma combinação dos mesmos.

Notavelmente, certas cargas podem ter uma dureza que é menos que a dureza dos grãos abrasivos. Adicionalmente, a 30 mistura pode ser formada de tal modo que as cargas estejam

+ 15/68 presentes em uma quantidade não maior que cerca de 90% em volume do volume total da mistura. O percentual de volume é usado para descrever o teor das cargas cçmforme as cargas podern ter densidade variável dependendo do tipo de 5 particulado, tal como esferas ocas versus particulado pesado. Ein outras modalidades, a quantidade de carga dentro da mistura pode ser não maior que cerca de 80% em volume, tal como não maior que cerca de 70% em volume, não maior que" cerca de 60% em volume, não maior que cerca de 50% em 10 volume, não maior que cerca de 40% em volume, não rnaior que cerca de 30% em volume ou mesmo não maior que cerca de 20% em volume .

Certos processos de formação podem utilizar uma quantidade .

" maior de material de carga que a quantidade de grãos 15 abrasivos. Por exemplo, quase todos os grãos abrasivos podem ser substituídos com um ou mais materiais de carga.

Em outras ocorrências, um teor maior dos grãos abKasivos .

pode ser substituído pelo material de carga. Em outras modalidades, uma porção menor dos grãos abrasivos pode ser 20 substituída pelo material de carga.

Além disso, as cargas podem ter um tamanho de particulado médio que é significantemente menor que o tamanho de granulação médio dos grãos abrasivos. Por exemplo, o tamanho de particulado medido das cargas pode ser ao menos 25 cercá de 5°5 menos, tal como ao menos cerca de 10% menos, tal como ao menos cerca de 15% menos, ao menos cerca de 20% menos ou mesmo ao menos cerca de 25% menos que o' tamanho de granulação médio dos grãos abrasivos com base no tamanho de granulação médio do tamanho de granulação médio dos grãos 30 abrasivos.

Em certas outras modalidades, as cargas podem ter um tamanho de particulado médio que é maior que os grãos abrasivos, particularmente no contexto das cargas que são corpos OCOS.

5 Em ocorrências particulares, o material de carga pode ter uma resistência à fratura (K1c) não maior que cerca de 10 MPa m0'5, conforme medido por um teste de nanoendentação por meio do teste padrão de ISO 14577 que uti.liza uma sonda de diamante disponível junto à CSM Indentation Testers, Inc.,. , Suíça ou companhias similares. Em outras modalidades, a carga pode ter umà resistência à fratura (K1c) não maior que cerca de 9 MPa m0f5, tal como não maior que cerca de 8 MPa m0'5 ou mesmo não maior que cerca de 7 MPa m0'5 . Ai ncl,a, a resistência à fratura média das cargas pode estar dentro de uma faixa entre cerca cle 0, 5 MPa m0'5 cerca de 10 MPa 1n0[5, tal como dentro de uma faixa entre cerca de 1 MPa m0'5 cerca de 9 MPa m0'5 ou mesmo dentro de uma faixa entre cerca de 1 MPa mQ' 5 cerca de 7 MPa m0!5.

Após formar a mistura, o processo de formar o artigo abrasivo ligado continua pelo cisalhamento da mistura de tal modo que tenha características reológicas apropriadas.

Por exemplo, a mistura pode ser cisalhada até que tenha uma viscosidade particular, tal como ao menos cerca de 0,1 Pascal-segundo (100 Centipoise) e possa te r uma ·.

consistência que é sernilíquida (por exemplo, uma consistência do tipo lama). Em outras ocorrências, poderia ser de uma viscosidade muito menor tal como uma pasta.

Após o cisalhamento da rnistura, o processo pode continuar formando-se aglomerados da mistura. O processo de formar aglomerados pode incluir inicialmente um processo de secar a mistura. Particularmente o processo de secagem pode ser conduzido a uma temperatura adequada para curar um componente orgânico (por exemplo, termo termoestável) dentro do ligante contido dentro da mistura e remover uma 5 porção de certos voláteis (por exemplo, hidratação) dentro da mistura. Assim, após a cura. adequada do material orgânico dentro do material ligante, a mistura podè ter uma ' forma endurecida ou semiendurecida. As temperaturas particularmente adequadas podem ser não maior que cerca de 10 250°C e, mais particularmente, dentro de uma faixa entre cerca de O°C e cerca de 250°C.

Após secar a mistura a uma temperatura adequada, o processo de formar aglomerados pode continuar esmagando-se a forma . endurecida. Após o esmagamento da forma endurecida, as 15 partículas esmagadas incluem aglomerados dos componentes contidos dentro da mistura, incluindo os grãos abrasivQs e material de ligação. O processo de formar os aglomerados pode, então, incluir peneirar.o particulado esmagado para obter uma distribuição adequada de tamanhos de aglomerado.

20 Após a formação dos aglomerados, o processo pode continuar pela modelagem dos aglomerados em um formato desejável do artigo abrasivo ligado finalmente formado. Urn processo de moldagem adequado inclui preencher um molde com as partículas aglomeradas. Após preencher o molde, os 25 aglomerados podem ser pensados para formar um corpo verde (isto é, não sinterizado) que tem as dimensões do molde. Em concordância com uma modalidade, a prensagem pode ser conduzida a uma pressão de ao menos cerca de 0,14 Mpa (0,01 tonelada/pol2) da área clo artigo abrasivo ligado. Em outras 30 modalidades, a pressão pode ser maior, tal como na ordem de m ·- 4 18/68 - - --- - -.

. -.. . --- ' ao rnenos cerca de 1,4 Mpa (0,1 tonelada/pol2), ao menos cerca de 6,89 Mpa (0,5 toneladas/pol2), ao menos cerca cle q 14 Mpa (1 tonelada/pol") ou mesmo ao menos cerca de 27,6 Mpa (2 toneladas/pol'). Em uma modalidade particular a 5 prensagem é concluída a uma pressão dentro de uma faixa entre cerca de 0,14 Mpa (0,01 tonelada/pol2) e 68,9 Mpa (5 ' toneladas/pol2) ou mais particularrnente, dentro de uma faixa entre cerca de 6, 89 Mpa (0, 5 tonela'das/pol2) e cerca de 41,"4 Mpa " (Ttone"la'da".s/pol2) " " 10 Após a modelagem da mistura para formar o artigo verde, o processo pode continuar tratando-se o artigo verde. O tratamento pode incluir tratar por calor o artigo verde e particularmente sinterizar o artigo verde. Em uma rnodalidade particular, c) tratamento inclui sinterização de 15 fase líquida para forinar o corpo abrasivo ligado.

Notavelmente, a sinterização de fase líquida inclui formar uma fase líquida de certos componentes do artigo verde, particularmente, o material de ligação, de tal modo que na temperatura de sinterização ao menos uma porção do material " 20 de ligação está presente na fase líquida e fluxo livre.

Notavelmente, a sinterização de fase líquida não é um .

" processo geralmente usado para a formação de abrasivos ligados que utilizam um material de ligação de metal.

Ern concordância com uma modalidade, tratar o artigo verde 25 inclui aquecer o arquivo verde até uma temperatura de sinterização de fase líquida de ao menos 400°C. Em outras modalidades, a temperatura de sinterização de fase líquida pode ser maior, tal còmo ao menos 500°C, ao menos cerca de . 650°C, ao menos cerca de 800°C ou mesmo ao menos cerca de 30 900°C. Em ocorrências particulares, a temperatura de.

-.q - 19/68 sinterização de fase líquida pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 400°C e cerca de 1.1OO"C, tal como entre cerca de 800°C, e cerca de l.1OO°C e, mais particularmente, dentro de uma faixa entre cerca de 800°C e 1.050°C.

5 O tratamento e, particularmente, sinterização pode ser conduzido por uma duração particular. A sinterização na temperatura de sinterização de fase líquida pode ser conduzida por uma duração de ao menos cerca de 10 minutos, ao menos cerca de 20 minutos, ao menos cerca de 30 minutos 10 ou mesmo ao menos cerca de 40 minutos. Em modalidades particulares, a sinterização na temperatura de sinterização de fase líquida pode durar uma duração dentro de uma faixa entre cerca de 10 minutos e cerca de 90 minutos, tal como entre cerca de 10 minutos e 60 minutos ou rnesmo entre cerca 15 de 15 minutos e cerca de 45 minutos.

O tratamento do artigo verde pode incluir adicionalmente conduzir um processo de sinterização de fase líquida"em uma " atmosfera particular. Por exemplo, a atmosfera pode ser uma atmosfera de pressão reduzida que tern uma pressão não maior ' 20 que cerca de 13,332 Pa (10"2 Torr) . Em outras modalidades, a atmosfera de pressão reduzida pode ter uma pressão não maior que cerca de 0,133 Pa (lO"' Torr), não maior que cerca de 0,013 Pa (10"5 Torr) ou não maior que cerca de 0,001 Pa (10"6 Torr). Em ocorrências particulares, a não 25 maior que pode estar dentro de uma faixa entre cerca cle 13,332 Pa (10"' Torr) e cerca de 0,001 Pa (10"6 Torr).

Adicionalmente, durante o tratamento do artigo verde e particularmente durante o processo de sinterização de fase líquida, a atmosfera pode ser uma atmosfera não oxidante 30 (isto é, de redução). As espécies gasosas adequadas para m . a 20/68

G -- .- -. - - - - .- - .- i formar a atmosfera de redução podem incluir hidrogênio, nitrogênio, gases nobres, monóxido de carbono, amônia desassociada e uma combinação dos mesmos. Em outras modalidades, uma atmosfera inerte pode ser usada durante o 5 tratamento do artigo verde, para limitar a oxidação dos componentes de metal e liga de metal.

Após concluir o processo de tratamento, um artigo abr'asivo .- l-igad.Q q!je incorpora_ os grãos abrasivos com um material de ligação de metal é formado. Em concordância com uma 10 modalidade, o artigo abrasivo pode ter um corpo que tem recursos particulares. Por exemplo, em concordância com uma modalidade, o corpo abrasivo ligado pode ter um volume significativamente maior de grãos abrasivos que o volume de material de ligação dentro do corpo. O corpo abrasivo 15 ' ligado pode ter uma razão de Vag/Vbm de ao menos cerca de 1,3, em que Vag representa.um percentual de volume de grãos abrasivos dentro do volume total do corpo abrasivo ligado e Vbm representa o percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo abrasivo ligado. Em 20 concordância com outra modalidade, a razão de Vag/Vbm pode ser ao menos cerca de 1,5, tal como ao menos cerca de 1,7, , ao menos cerca de 2,0, ao menos cerca de 2,1, ao menos cerca de 2,2 ou mesmo ao menos cerca de 2,5. Em outras modalidades, o corpo abrasivo ligado pode ser formado de 25 tal modo que a razão de Vag/Vbm esteja dentro de uma faixa' entre cerca de 1,3 e cerca de 9,0, tal como entre cerca de 1,3 e cerca de 8,0, tal como entre cerca de 1,5 e cerca de 7,0, tal como entre cerca de 1, 5 e cerca de 6,0, entre cerca de 2,0 e cerca de 5,0, entre cerca de 2,0 e cerca cle ' ·' 30 4,0, entre cerca de 2,1 e cerca de 3,8 ou mesmo entre cerca

© 21/68 - - .. ..-. --- . . . . - . ,

B de 2,2 e cerca de 3,5.

. Em termos mais particulares, o corpo abrasivo ligado pode incluir ao menos cerca de 30% em volume de grãos abrasivos para o volume total do corpo abrasivo ligado. Em outras 5 ocorrências, o teor de grãos abrasivos é maior, tal como ao menos cerca de 45% em volume, ao menos cerca de 50°o" em volume, ao menos cerca de 60% em volume, ao menos cerca de , .' 70% em volume ou mesrno ao menos cerca de 75% em volume. Em "" "modalidades p"art"iculares, o "corpo " abras"ivo ligado " 10 compreende entre cerca de 30%.ern volurne e cerca de 90% em . volume, tal como entre cerca de 45% em volume e cerca de 90°s em volume, entre cerca de 50% em volume e cerca de 85% em volumè ou mesmo entre cerca de 60% em volume e cerca de ' 80% em volume cle grãos abrasivos para o volume total clo 15 corpo abrasivo ligado.

O corpo abrasivo ligado pode incluir não maior que cerca de 45% em volume de material de ligação para o volume total dò corpo abrasivo ligado. De acordo com certas modalidades, o teor doe material de ligação é menos, tal não maior que 20 cerca de 40% em volume, não maior que cerca de 30% em volume, não maior que cerca de 25% em volume, não maior que cerca de 20% em volume ou mesmo não maior que cerca de 15% em volume. In particular modalidades, o corpo abrasivo ligado compreende entre cerca de 5°5 em volurne e cerca de 25 45% em volume, tal como entre cerca de 5'% em volume e cerca de 40% em volume, entre cerca de 5°0 em volume e cerca· de 30% em volume ou mesmo entre cerca de 10°o em volurne e "cerca de 30% em volume material de ligação para o volume total do corpo abrasivo ligado.

30 Em concordância com outra modalidade, o corpo abrasivo ,

ligado no presente documento pode incluir uma certa quantidade de porosidacle. Por exemplo, o corpo abrasivo ligado pode ter ao menos 5% em volume porosidade para o volume total do corpo abrasivo ligado. Em outras 5 modalidades, o corpo abrasivo ligado pode ter ao menos cerca de 10% em volume, tal como ao menos cerca de 12% em volume, ao menos cerca de 18% ern volume, ao menos cerca de 20% em volume, ao menos cerca de 25°s em volume, ao menos cerca de 30% ern volume oü mesmo ao menos cerca de 35% em volurne porosidade para o volume total do corpo. Ainda, em outras modalidades, o corpo abrasivo ligado pode incluir não maior que cerca de 80% em volume de porosidade para o- volume total do corpo. Em outros artigos, o corpo abrasivo ligado pode ter não maior que cerca de 70% em volume, não maior que cerca de 60% em volume, 55% em volume porosidade, tal como não maior que cerca de 50% em volume porosidade, não maior que cerca de 48% ern volume porosidade, não maior que cerca de 44% em volume porosidade, não maior que cerca de 40% em volume porosidade Qü mesmo não maior que cerca de 35% em volume porosidade para o volume total do corpo. Será verificado que a porosidade pode estar dentro de uma faixa entre qualquer um dentre os valores mínio e máximo listados no presente documento.

O corpo abrasivo ligado pode ser formado de tal modo que um certo teor de porosidade dentro do corpo abrasivo ligado sej a a porosiclade interconectada. A porosidade interconectada define uma rede de canais interconectados (isto é, poros) que se estendem através do volume do corpo abrasivo ligado. Por exemplo, uma maioria da porosidade do corpo pode ser a porosidade interconectada. De fato, em

W ' g 23/68 ' ~ a .

ocorrências particulares, o corpo abrasivo ligado pode ser . formado de tal inodo que ao menos 60°ó, ao menos cerca de 70%, ao menos cerca de 80%, ao menos cerca de 90% ou mesmo ao menos cerca de 95% da porosidade presente dentro do 5 corpo abrasivo ligado seja a porosidade interconectada. Em certas ocorrências, essencialmente toda a porosidade presente dentro clo corpo é a porosidade interconectada.

Consequentemente, o corpo abrasivo ligado pode ser definido por uma rede contínua de duas fases, uma fase sólida .

10 definida pela ligação e grãos abrasivos e uma segunda fase contínua definida pela porosidade que se estende entre a fase sólida por todo o corpo abrasivo ligado.

Em concordância com outra modalidade, o corpo abrasivo ligado pode ter uma razão 'de material particulado 15 particular (Vp), que inclui grãos abrasivos e cargas, em comparação ao material de ligação (Vbm) para o volume total do corpo abrasivo ligado. Será .verificado que as quantidades do material particulado e do material de ligação sejam medidas em percentual de volume do componente, 20 como parte do volume total do corpo. Por exemplo, o corpo " abrasivo ligado das modalidades no presente documento pode ter uma razão (Vp/Vbm) de ao menos cerca de 1,5. Erri outras modalidades, a razão (Vp/Vbm) pode ser ao menos cerca cle " 1,7, ao menos cerca de 2,0, ao menos cerca de 2,2, ao menos 25 cerca de 2,5 ou mesmo ao menos cerca de 2,8. Em ocorrências particulares, a razão (Vp/Vbm) pode estar dentro de uma faixa entre 1,5,e cerca de 9,0, tal como entre cerca de 1,5 e 8,0, tal como entre cerca de 1,5 e cerca de 7,0, entre - cerca de 1,7 e cerca de 7,0, entre cerca de 1,7 e cerca de 30 6,0, entre cerca de 1,7 e cerca de 5,5 ou mesmo entre cerca

W ' 24/68 de 2,0 e cerca de 5,5. Como tal, o corpo abrasivo ligado pode incorporar um teor maior de material particulado que inclui cargas e grãos abrasivos que o material de ligação.

De acordo com uma modalidade, o corpo pode incluir abrasivo 5 uma quantidade (% em volume) de cargas que pode ser menos . que, igual a ou mesmo maior que a quantidade (°5 em volume) de grãos abrasivos presente dentro do volume total do corpo abrasivo ligado. Certos artigos abrasivos podem utilizar """'não maior"""que cer.ca"""ãe Í7 5% em volume de cargas para o 10 volume total do corpo abrasivo ligado. De acordo com certas modalidades, o teor de cargas no corpo pode ser não maior que cerca de 50% em volume, não maior que cerca de 40% em volume, não maior que cerca de 30% em volume, não maior que cerca de 20% em volume ou mesmo não maior que cerca de 15% 15 em volume. Em modalidades particulares, o corpo abrasivo ligado compreende entre cerca de 1°5 em volume e cerca de 75% em volume, tal como entre cerca de 1% em volume e cerça de 50% em volume, entre cerca de 1°5 em volume e cerca cle 20% em volume ou mesmo entre cerca de 1°5 em volume e cerca 20 de 15% em volume de cargas para o volume tot.al do corpo .

abrasivo ligado. Em uma ocorrência, o corpo abrasivo ligado pode ser essencialmente livre de cargas.

Os corpos abrasivos ligados das modalidades no presente documento podem ter um teor particular da composição de 25 ligação ativa. Conforme será verificado, a composição de ligação ativa pode ser um produto de reação formado a partir de uma reação entre o precursor de cornposição de ligação ativa e certos componentes do corpo abrasivo ligado incluindo, por exemplo, grãos abrasivos, cargas e material 30 de ligação. A composição de ligação ativa pode facilitar a ligação química. entre os particulados (por exemplo, grãos abrasivos ou carga) dentro do corpo e do material de ligação, que pode facilitar a retenção de particulados dentro do material de ligação.

5 Em particular, a cornposição de ligação ativa pode incluir fases distintas, que podem ser dispostas em regiões distintas do corpo abrasivo ligado. Além disso, a cornposição de ligação ativa pode ter uma composição Darticular dependendo da iocaíi"zação da composição. Por lO exemplo, a composição de ligação ativa pode incluir uma fase precipitada e uma fase interfacial. A fase precipitada pode estar presente dentro do material de ligação e pode ser dispersa como uma fase distinta por todo o volume do material de ligação. A fase interfacial pode ser disposta 15 na interface entre o material particulado (isto é, grãos abrasivos e/ou cargaS) e o material de ligação. A fase interfacial pode se estender em volta de uma maioria da - área de superfície do material particulado do corpo. Embora não completamente entendido, é teorizado que as fases -20 di,stintas e diferenças na composição da composição de ligação ativa sejam devido aos processos de formação, particularmente a sinterização de fase líquida.

Consequentemente, o material de ligação pode ser um . rnaterial compósito que inclui uma fase de ligação e uma fase precipitacla que são fases separadas. A fase precipitada pode ser feita de uma composição que inclui ao menos um elemento da composição de ligação ativà e ao menos um elemento do material de ligação. Notavelmente, a fase precipitada pode incluir ao menos um elemento de metal oríginalmente fornecido na mistura como o material de

& ' 26/68 0 ligação. A fase precipitada pode ser um composto ou complexo de metal ou liga de metal. Em modalidades particulares, a fase precipitada pode incluir um material selecionado a partir do grupo de materiais que consistem em 5 .titânio, vanádio, cromo, zircônio, háfnio, tungstênio e uma combinação dos mesmos. Em ocorrências mais particulares, a fase precipitada inclui titânio e pode consisti'r , essencialmente em titânio e estanho.

A fase de ligação do material "de ligação pode inciuir um 10 elemento de metal de transição e particularmente um elemento de metal incluído no material de ligação original usado para formar a mistura. Como tal, a fase de ligação pode ser formada de um material selecionado a partir dô grupo de metais que consistem em cobre, estanho, prata, 15 molibdênio, zinco, tungstênio, ferro, níquel, antimônio e ' .

uma combinação dos mesmos. Em ocorrências particulares, a .

fase de ligação pode incluir cobre e pode ser um cQmposto ou complexo à baSe de cobre. Em certas modalidades, a fase de ligação consiste essencialmente em cobre.

20 A fase interfacial pode incluir ao menos um elemento da cornposição dê ligação ativa. Além disso, a fase interfacial pode incluir ao menos um elemento do material particulado.

Como tal, a fase interfacial pode ser um composto ou complexo formado através de uma reação química entre a 25 composição de ligação ativa e o particulado. Certos materiais de fase interfacial incluem carbonetos, óxidos, nitretos, boretos, oxinitretos, oxiboretos, oxicarbonetos e uma combinação dos mesmos. A fase interfacial pode incluir um rnetal e, mais particularmente, pode ser um composto que 30 incorpora um metal, tal como um carboneto de metal, nitreto

.

de metal, óxido de metal, oxinitreto de metal, oxiboreto cle . metal ou oxicarboneto de metal. De acordo com uma modalidade, a fase interfacial consiste essencialmente em um material do grupo de carboneto de titânio, nitreto de 5 titânio, boronitreto de titânio e óxido de titânio e alumíríio e uma combinação dos mesmos.

. Além disso, a fase interfacial pode ter uma espessura média de ao menos cerca de 0,1 mícron. Entretanto e inaiS particularmente, a fase interfacial pode ter uma espessura .

10 variável dependendo do tamanho do material particulado que a fase interfacial sobrepõe. Por exemplo, em relação aos grãos abrasivos e/ou cargas que têm um tamanho médio de menos que 10 mícrons, a fase interfacial pode ter umá" espessura dentro de uma faixa entre cerca de 1°5 a 205 do " 15 tamanho médio do particulado. Para o material particulado que tem um tamanho médio dentro de uma faixa entre cerca de 10 mícrons e cerca. de 50 mícrons, a fase interfacial pode ter uma espessura dentro de uma faixa entre cerca de 1% a - cerca de 10% clo tamanho médio do particulado. Para o 20 material particulado que tem um tamanho médio dentro de uma faixa entre cerca de 50 mícrons e cerca de 500 mícrons, a fase interfacial pode ter uma espessura dentro de uma faixa entre cerca de 0,5% a cerca de 10% do tamanho médio do particulado. Para o material particulado que tem um tamanho 25 médio maior que cerca de 500 mícrons, a fase interfacial pode ter uma espessura dentro de uma faixa entre cerca de ".

0,1% a cerca de 0,5% do tamanho médio do particulado.

As Figuras 8 a 11 incluem imagens ampliadas da microestrutura de um corpo abrasivo ligado em concordância 30 com uma modalidade. A Figura 8 inclui uma imagem de

~ -— - —-.- . . --- .-—. - a microscópio eletrônico de varredura (operado em um modo de . retroespalhamento) de uma seção em corte transversal de uma ' porção de um corpo abrasivo ligado que inclui os grãos abrasivos 801 e o material de ligação 803 que se estende 5 entre os grãos abrasivos 801. Conforme ilustradoi o material de ligação 803 inclui duas fases distintas do material, uma fase precipitada 805 representada por uma cor mais clara e que se estende através do volume do material """" de ligação 80"3 e urnã fase ãe ligaçào 80'6'""represe"n"tada por 10 uma cor mais escura e que se estende através do volume do material de ligação 803.

As Figuras 9 a 11 incluem imagens ampliadas da mesma área do corpo abrasivo ligaclo da Figura 8, com o uso de uma análise de microssonda para identificar os elementos 15 selecionados presentes em certas regiões do corpo. A Figura , 9 inclui uma imagem de microssonda da região da Figura 8 em um conjunto de modo para identific'ar as regiões com altó teor de cobre, de tal modo que as regiões mais claras, indiquem onde o cobre está presente. De acordo com uma 20 modalidade, o material de ligação 803 pode incluir uma liga de metal de cobre e estanho. De acordo com uma modalidadé mais particular, a fase de ligação 806 do material de ,' ligação 803, que é uma dentre ao inenos duas fases distintas' do material de ligação 803, pode ter uma quantidade de 25 cobre maior presente que a fase precipitada 805.

A Figura 10 inclui uma imagem ampliada da região da Figura 8 e 9, com o uso de uma análise de microssonda para identificar os elementos selecionados presentes em certas regiões do corpo. A Figura 10 usa uma microssonda em um 30 conjunto de modo para iclentificar as regiões com estanho presente, de tal modo que as regiões mais claras indiquem onde o estanho é mais prevalente. Conforme ilustrado, a fase precipitada 805 do material de ligação 803 tem um teor .

de estanho maior que a fase de ligação 806.

5 A Figura 11 inclui uma imagem ampliada da região da Figura 8 a 10, com o uso da análise de microssonda.

Particularmente, a Figura 11 usa uma microssonda em um conjunto de modo para identificar as regiões que têm """titânio"presente, de tal modo que as regiões mais claras indiquem ondé o titânio é mais prevalente. Conforme ilustrado, a fase precipitada 805 do material de ligação 803 tem um teor de titânio maior que a fase de ligação 806.

A Figura 11 também fornece evidência da fase interfacial 1101 na interface dos grãos abrasivos 801 e do material de ligação 803. Conforme evidenciado pela,Figura 11, á fase " interfacial 1101 inclui um teor particularmente alto de titânio, indicando que o titânio do precursor de composição de ligação ativa pode migrar preferencialmente para a interface do particulado (isto é, grãos abrasivos 801) e reagir quimicamente com os grãos abrasivos para formar um composto de fase inter-racial conforme descrito no presente documerito.

As Figuras 8 a 11 fornecem evidência de um fenômeno inesperado. Embora não seja completamente entendido, o inaterial,de ligação original que compreende cobre e estanho é separado durante o processamento o que é teorizado como sendo devido ao processo de sinterização de fade líquida. O estanho e cobre se tornam fases distintas; a fase " precipitada 805 e a fase de ligação 806, respectivamente.

Além disso, o estanho se combina preferencialmente com o titânio presente no material de precursor de composição de ligação ativa para formar a fase precipitada 805.

Em concordância com uma modalidade, o corpo abrasivo ligado pode incluir ao menos cerca de 1% em volume da composição 5 de ligação ativa, que inclui todas as fases da composição de ligação ativa, tal como a fase interfacial e a' fase de precipitado para o volume total do material de ligação. Em outras ocorrências, "a quantidade de composição de ligação ativa dentro da ligação pode ser maior, tal ao menos cerca de 4°5 em volume, ao menos cerca de 6% em volume, ao menos cerca de 10% em volume, ao menos cerca de 12% em volurne, ao menos cerca de 14% em volume, ao menos cerca de 15°ó em volume ou mesmo ao menos cerca de 18% em volume. Em ocorrências particulares, o material de ligação còntém uma quantidade de composição de ligação ativa dentro da faixa entre cerca de 1°5 em volume e cerca de 40% em volume, tal como entre cerca de 1% em volume e 30% em volume, entre cerca de 1°0 em volume e cerca de 25% em volume, entre cerca de 4% em volume e cerca de 25% em volume, ou entre cerca de 6% em volume e cerca de 25% em volume. Em algumas ocorrências, a quantidade de composição de ligação ativa está dentro de uma faixa entre cerca de 10% em volume e cerca de 3 0 °ó em volume , entre cerca de 10 °5 em volume e cerca de 25% em volume ou mesmo entre cerca de 12% em volume e cerca de 20% em volume do volume total do material de ligação.

O corpo abrasivo ligado pode ser formado de modo que o material de ligação possa ter uma resistência à fratura particular (K1c). A resistência do material de ligação pode ser medida por meio de um teste de microendentação ou teste m 31/68

W -% ' m - .

nanoendentação. A testagem de microendentação mede a · ' resistência à fratura através de um princípio de geração' de rachaduras em uma amostra polida através de carregamento de um endentador em um local particular dentro do material, 5 incluindo, por ex-emplo, no presente caso, no material de ligação. Por exemplo, um teste de microendentação adequado pode ser conduzido de acordo com os métodos revelados em "Indentation of Brittle materials", Microindentation Techniques""in Materials Science and Engineering, ASTM"STP"" " """ " """' 10 889, D.B.Marshall e B.R. Lawn páginas 26 a 46. Em concordância com uma modalidade, o corpo abrasivo ligado tem um material de ligação que tem uma resistência à fratu'ra média (K1c) não maior que cerca de 4,0 MPa mQ·5 .Em outras rnodalidacles, a resistência à fratura média (Klc) do 15 material de ligação pode ser não maior que cerca de 3,75 MPa mQ·5, tal como não maior que cerca de 3,5 MPa mo·5, não maior que cerca de 3,25 MPa m0f5, não maior que cerca de 3,0 . MPa m0'5, não maior que cerca de 2,8 MPa rrl0f5, ou mesmo.não . maior que cerca de 2,5 MPa m0r5. O resistência à fratura 20 média do material de ligação pode estar dentro de uma faixa, entre cerca de 0,6 MPa m0'5 cerca de 4,0 MPa m0f5, tal como dentro de uma faixa entre cerca de 0,6 MPa m0'5 cerca de 3,5 MPa m0·5, ou mesmo dentro de uma faixa entre cerca de 0,6 ' MPa m0r5 cerca de 3,0 MPa m0t5.

25 Os artigos abrasivos das modalidades do presente documento podem ter propriedades particulares. Por exemplo, o corpo abrasivo ligado pode ter um módulo de ruptura (MOR) de ao menos cerca de 13,79 MPa (2.000 psi), tal como ao menos .

cerca de 27,58 MPa (4.000 psi) e mais particularmente, ao 30 menos cerca de 41,32 MPa (6.000 psi).

h ~ 32/68 ~

W --.- ..—.. -—-.. ---. .— Os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente - documento demonstram propriedades particulares quando usados em certas operações de trituração. Particularmente, as rodas abrasivas ligadas podem ser usadas em operações de 5 trituração não coberta, em que o corpo abrasivo ligado não requer uma operação de cobertura após o corpo ter passado por uma operação de perfilamento. Tradicionalmente, operações de perfilamento são concluídas para dar o corpo - abrasivo um contorno e formado desejado. Após a """" 10 perfilarnento, o corpo abrasivo é coberto, tipicamente com urn elemento abrasivo mais duro ou igualmente duro para remover granulação desgastada e expor grãos abrasivos novos. A cobertura é um processo necessário e que consome tempo para artigos abrasivos convencionais para garantir a 15 operação apropriada do artigo abrasivo. Os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente documento revelaram precisar de significantemente menos cobertura durante o uso . e terem parâmetro de desempenho que são significantemente melhorados sobre os artigos abrasivos convencionais.

20 Por exemplo, em uma modalidade, durante uma operação de trituração não coberta, o corpo abrasivo ligado de uma modalidade, pode ter uma variância de energia não. maior que .

cerca de 40°s, em que uma variância de energia é descrita pela equação [(Po - Pn)/Po] x 100%. Po representa a energia ' 25 de trituração (kW ou kW/cm (kW (Hp) ou kW (Hp)/in)) para triturar uma peça de trabalho com o corpo abrasivo ligado em um ciclo de trituração inicial e Pn representa a energia de trituração (kW ou kW/cm (kW (Hp) ou kW (Hp)/in)) para triturar a peça de trabalho por um n-ésimo ciclo de '30 trituração, em que n.>.4. Dessa forma, a variância de energia

* rm rnede a mudança na energia de trituração de um ciclo de trituração inicial para um ciclo de trituração subsequente, em que ao menos 4 ciclos de trituração são realizadas.

Particularmente, os ciclos de trituração podem ser 5 concluidos de uma maneira consecutiva, o que significa que nenhuma operação de perfilamento ou cobertura é conduzida no artigo abrasivo ligado entre os ciclos de trituração. Os corpos abrasivos ligados das modalidades no presente documento podem ter uma variância de energia não maior que 10 cerca de 25% durantes certas operações de trituração. Em ainda outras modalidades, a variância de energia do corpo abrasivo ligado pode ser não maior que cerca de 20%, tal como não maior que cerca de 15%, ou mesmo não maior que cerca de 12°s. A variância de energia de certos corpos 15 abrasivos pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 1°5 e cer"ca de 40%, tal como entre cerca de 1°5 e cerca de 20%, ou mesmo entre cerca de 1°5 e cerca de 12% .

Em referência adicional à variância de energia, será percebido que a mudança na energia de trituração entre o 20 ciclo de trituração inicial (Po) e a energia de trituração " usada para triturar a peça de trabalho em um n-ésimo ciclo de trituração (Pn) podem ser medidas por um número de ciclos de trituração em que "n" é maior ou igual a 4. Em outros casos, "n" pode ser maior ou igual a 6 (isto é, ao " 25 menos 6 ciclos de trituração), maior ou igual a 10, ou mesmo maior ou igual a 12. Além disso, deve-se perceber que o n-ésimo ciclo de trituração pode representar ciclos de trituração consecutivos, em que a cobertura não é concluída no artigo abrasivo entre os ciclos de trituração.

30 Em concordância com uma modalidade, o corpo abrasivo ,ligado pode ser usado em operações de trituração, em que a taxa de remoção de material (MRR') é ao menos cerca de 1,0 inVmin/in [10 mIn3/seg/mm]. Em outras modalidades, uma operação de trituração com o uso de um corpo abrasivo 5 ligado das modalidades do presente documento, pode ser conduzida a uma taxa cle remoção de rnaterial de ao menos cerca de 4,0 in3/min/in [40 mrn3/seg/mIn] , tal como ao menos cerca de 6, 0 in3/min/in [60 mIn3/seg/mm] , ao menos cerca cle 7,0 in3/min/in [70 Inm3/seg/mÍn] , ou mesmo ao menos cerca de 8,0 i nVmin/in [80 mN /seg/mm] . Certas operações de trituração que utilizam os corpos abrasivos ligados de modalidades do presente documento podem ser conduzidas a uma taxa de remoção de material (MRR') dentro de uma faixa entre cerca de 1,0 inVmin/in [10 mm3/seg/mIn] e cerca de 20 inVmin/in [200 rrun3/seg/mIn] , dentro de uma faixa . entre cerca de 5,0 irP/min/in [50 mIn3/seg/Inm] e cerca de 18 inVmin/in [180 mm3/seg/mIn] , dentro de uma faixa entre cerca de 6,0 in3/min/in [ 60 mIn3/seg/Inm] e cerca de 16 i nVmin/in [160 mIn3/seg/mm]' ou mesmo dentro de uma faixa " entre cerca de 7, 0 inVmin/in [70 mm3/seg/mIn] e cerca de 14 inVmin/in [140 mIn3/ség/mm] .

Além disso, o corpo abrasivo ligado pode ser utilizado em óperações de trituração em que o corpo abrasivo ligado é girado em velocidades de superfície particulares.

Velocidade de superfície refere-se à velocidade da roda no ponto de contato com a peça de trabalho. Por exemplo, o corpo abrasivo ligado pode ser girado a uma velocidade de ao menos 2.335,35 metros cúbicos normais por hora (NCMH) (1.500 pés quadrados por minuto (sfpm)), tal como ao menos " cerca de 2.802,42 NCMH (1.800 sfpm), tal como ao menos

« 35/68 cerca de 3.113,8 NCMH (2.000 sfpm), ao menos cerca de

3.892,25 NCMH (2.500 sfpm), ao menos cerca de 7.784,5 NCMH (5.000 sfpm), ou mesmo ao menos 15.569 NCMH (10.000 sfpm).

Em casos particulares, o corpo abrasivo ligado pode ser 5 girado a uma velocidade dentro de uma faixa entre cerca de

3.113,8 NCMH (2.000 sfpm) e cerca de 23.353,5 NCMH (15.000 sfpm), tal como entre cerca de 3.113,8 NCMH (2.000 sfpm) e

18.682,8 NCMH (12.000 sfpm).

O corpo "abrasi"vo ligado pode ser adequado para uso em , 10 várias operações de trituração, incluindo, por exemplo, operações de trituração por êmbolo, operações de trituração por alimentação de arraste, operações de trituração por descolamento, operações de estria e similares. Em um caso particular, o corpo abrasivo ligado é adequado para uso em 15 aplicações de trituração por moinho de extremidade. Em outros casos, o corpo abrasivo ligado pode ser útil no afinamento de peças de trabalho duras e delicadas, incluindo, por. exemplo, materiais de safira e quartzo.

Além disso, os corpos abrasivos liga'dos de modalidades do 20 presente documento podem ser utilizados em operações de trituração, em que após a trituração, a peça de trabalho tem uma aspereza de superfície média (Ra) que não é maior que cerca de 50 micropolegadas (cerca de 1,25 microns). Em outros casos, a aspereza de superfície média da peça de.

25 trabalho pode ser não maior que cerca de 40 micropolegadas (cerca de 1 mícron), ou mesmo não maior que cerca de 30 micropolegadas (cerca de 0,75 mícrons).

Em outras modalidades, durante a trituração com artigos abrasivos ligados de modalidades do presente documento, a 30 variância de aspereza de superfície média para ao menos

· m · 36/68 três operações de trituração consecutivas pode não ,ser maior que cerca de 35%. Deve-se perceber que operações de trituração consecutivas são operações em que uma operação de perfilamento não é conduzida entre cada uma das 5 operações de trituração. A variância na aspereza de superfície média pode ser calculada como um desvio padrão da aspereza de superfície média medida (Ra) da peça de trabalho em cada um dos locais na peça de trabalho, em que cada operação de trituração separada é conduzida. Em 10 concordância com certas modalidades, a variância de aspereza de superfície média para ao menos três operações de trituração consecutivas pode não ser maior que cerca de 25%, não maior que cerca de 20%, não maior que cerca de 15% , não maior que cerca de 10% , ou mesmo não maio'r que 15 cerca de 5%.

Em concordância com outras modalidades, o artigo abrasivo ligado pode ter uma razão G de ao menos cerca de 1.200. A razão G é o volume de material removido da peça de trabalho dividido pelo volume de material perdido do corpo abrasivo 20 ligado através de desgaste. Em concordância com outra modalidade, o corpo abrasivo ligado pode ter uma razão G de ao menos cerca de 1.300, tal como ao menos cerca de 1.400, ao menos cerca de 1.500, ao menos cerca de 1.600, ao menos cerca de 1.700, ou mesmo ao menos cerca de 1.800. Ern certos 25 casos, a razão G do corpo abrasivo ligado pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 1.200 e cerca de 2.500, tal como entre cerca de 1.200 e cerca de 2.300, ou mesmo entre cerca de 1.400 e cerca de 2.300. Os valores da razão G citados no presente documento podem ser atingidos nas taxas 30 de remoção de material citadas no presente documento. Além '

~ ·q 37/68 -- b disso, os valores de razão G descritos podem ser atingidos . em uma variedade de tipos de material de peça de trabalho ' descritos no presente documento.

Em outros termos, o artigo abrasivo ligado pode ter uma 5 razão G que é significantemente melhorada com relação a artigos abrasiúos convencionais, particularmente, artigos abrasivos ligados por metal. Por exemplo, a razão G dos corpos abra"siv"oS "l"i"ga'd"os de acordo com as modalidades do presente documento pode ser ao menos cerca de 5°5 maior que . 10 a razão G de urn artigo abrasivo convencional. Em outros casos, a melhoria na razão G pode ser maior, tal como ao menos cerca de 10%, ao menos cerca de 15%, ao menos cerca de 20°s, ao menos cerca de 25%, ou mesmo ao menos cerca de 30%. Modalidades particulares do artigo abrasivo ligado 15 demonstram um aumento na razão G em comparação a um' abrasivo ligado convencional dentro de uma faixa entre cerca de 5% e cerca de 200%, entre cerca de 5% e cerca de 150%, entre cerca de 5% e cerca de 125%, entre cerca de 5% e cerca de 100%, entre cerca de 10% e cerca de 75% ou mesmo 20 entre cerca de 10% e cerca de 60%.

Certos corpos abrasivos ligados demonstram uma energia de trituração inicial gue é Suficientemente próxima a uma energia de trituração de estado estável. Ern geral, a energia de trituração"de estado estável é significantemente 25 diferente de uma energia de trituração inicial para artigos abrasivos ligados por metal convencionais. Como tal, o " aumento na energia de trituração a partir de uma energia de , trituração inicial é particularmente baixo para os corpos abrasivos ligados de modalidades do presente documento em 30 comparação a artigos abrasivos ligados por metal convencionais. Por exemplo, os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente documento podem ter um aumento na energia de trituração inicial não maior que cerca de 40% conforme definido pela equação [(Pn - PO)/PO] x 100%. Na 5 equação, Po representa a energia de trituração inicial (kW ou kW/cm((Hp) ou kW (Hp)/in)) para triturar a peça de trabalho com o corpo abrasivo ligadQ em um ciclo de " " "trituração- inicial- e Pn_ r.epr_esent,a a energia de trituràção (kW ou kW/cm((Hp) ou kW (Hp)/in)) para triturar a peça de 10 trabalho com o corpo abrasivo ligado em um n-ésimo ciclo de trituração, em que n.>.16. Deve-se perceber que os ciclos de t.rituração podem ser ciclos de trituração consecutivos, ém que nenhuma perfilamento ou cobertura do corpo abrasivo ligado é conduzida.

, 15 De acordo com uma modalidade, durante umà operação de trituração com o uso do artigo abrasivo ligado de modalidades do presente documento, o aumento na energia de trituração inicial não é maior que cerca de 35%, tal como não maior que cerca de 30%, não maior que cerca de 25%, não 20 maior que cerca de 20%, não maior que cerca de 18%, não maior que cerca de 15°s, não maior que cerca de 12°s, não maior que cerca de 10%, ou mesmo não maior que cerca de 8%.

Em casos particulares, o corpo abrasivo ligado pode conduzir operações de trituração em que o aumento na 25 energia de trituração inicial pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 0, 1°5 e cerca de 40%, tal como dentro de uma faixa entre cerca de 0, 1°5 e cerca de 30%, dentro de uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 15%, dentro de uma faixa entre cerca de 1°5 e cerca de 12%, ou mesmo dentro de 30 uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 8%.

a 39/68 - * Em outras modalidades, os corpos abrasivos l,igados - demonstram um aumento na energia de trituração inicial não maior que cerca de 10% para um tempo de trituração de ao menos 400 segundos a uma taxa de alimentação mínima de 5 cerca de 0,127 cm/s(3 polegadas/min). O aumento na energia de trituração inicial pode ser definida pela equação [(P400 - PO)/PO] x 100%, em que Po representa a energia de trituraçãõ "inici"al ""(kW-o-u-kW/cm.(-(-H-p)- --ou kW _(.Hp)/in)) para tri.turar inicialmente a peça de trabalho com o corpo " 10 abrasivo ligado em um primeiro ciclo de trituração e P400 representa a energia de trituração (kW ou kW/cm((Hp) ou kW (Hp)/in)) .para triturar a peça de trabalho com o .corpo abrasivo ligado após- 400 segundos de trituração. Em certas outras operações de trituração, o corpo abrasivo ligado . 15 pode ter um aumento na energia de trituração inicial não maior que cerca de 8°5, tal como não maior que cerca de 6%, - tal como não maior que cerca de 4°5, ou mesmo não maior que cerca de 2% para um tempo de trituração de ao menos 400 segundos a'uma taxa de alimentação mínima de cerca de 0,127 , 20 cm/s (3 polegadas/min). Em aplicações de trituração .particulares, o corpo abrasivo ligado demonstra um aumento na energia de trituração inicial dentro de uma faixa èntre " '.

cerca de 0,1% e cerca de l0°ó, tal como entre cerca de 0,1% e cerca de 8%, tal como entre cerca de O,1°s e cerca de 6°0, 25 ou mesmo entre cerca de 0,1% e cerca de 4°0, para um tempo de trituração de ao menos 400 segundos a uma taxa de alimentação mínima de cerca de 0,127 cm/s (3 - polegadas/min).

Os corpos abrasivos ligados de modalidades dQ presente 30 documento podem ter um desempenho de trituração particular,

em que o aumento em energia de trituração inicial não é maior que cerca de 20% para um tempo de trituração de ao menos cerca de 800 segundos a uma taxa de alimentação rnínima de ao menòs 0, 127 cm/s (3 polegadas/rnin) . O aumento 5 na energia de trituração inicial para tais aplicações pode ser definido pela equação [(P800 - PO)/PO] x 100%, em"que Po representa a energia de trituração inicial (kW ou - kW/cm( (Hp") " ou "kW _(Hp) lín-) )-' pa-Ea- trit.uFar inicialmente a· peça de trabalho com o corpo abrasivo ligado erri um primeiro ciclo de trituração e P800 representa a energia ,de- trituração (kW ou kW/cm((Hp) ou kW (Hp)/in)) para triturar a peça de trabalho com o corpo abrasivo ligado após 800 segundos de trituração. Ainda, para certos artigos abrasivos ligados de modalidades do presente documento, cj aumento em energia de trituração inicial pode ser menor, tal como não maior que cerca de 15%, não maior que cerca cíe , 10%, ou mesmo não maior que cerca de 8% por um tempo de ao menos 800 segundos a uma taxa de alimentação mínima de 0,127 Cm/s (3 polegadas/min). Os corpos abrasivos l.igados do presente documento podem ter um aumento na energia de .

trituração inicial dentro de uma faixa entre cerca de 0,1% e cerca de 20%, tal como entre cerca de 0,1% e cerca de 18% , tal como entre cerca de 0,1% e cerca de 15%, ou mesmo entre cerca de 0,1% e cerca de 8%, para um tempo de trituração de ao menos 800 segundos a uma taxa de alimentação mínima de cerca de 0, 127 cml s (3 polegadas/min). Tais propriedades podem ser particularmente adequadas para o funcionamento do corpo abrasivo ligado quanto tritura peças de trabalho duras ou muito duras.

'Em concordância com outra modalidade, o corpo abrasivo ligado pode ter um aumento limitado em energia de trituração inicial para um tempo de trituração de ao menos 800 segundos a uma taxa de alimentação mínima de ao menos cerca de 0,254 cm/s (6 polegadas/min). Por exemplo, o 5 aumento na energia de trituração inicial pode não ser maior que cerca de 20%, tal como não maior que cerca de 15%, não maior que cerca de 12%, ou mesmo não maior que cerca de 10%, para" um" témPõ "de tr-ituração- de ao menos, 80.0..segundos a uma taxa de alimentação mínima de cerca de 0, 254 .cm/s (6 lO polegadas/min). Tais propriedades podem ser particularmen'te .

adequados para c) funcionamento do corpo abrasivo ligado quando tritura peças de trabalho duras ou muito duras.

Os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente documento podem ser adequados para triturar certas peças de trabalho, tal como peças de trabalho particularmente duras.' Por exemplo, as peças de trabalho podem ter uma dureza Vickers de ao menos 5 GPa. Em outros casos, a dureza Vickers média das peças de trabalho pode ser ao menos cerca de 10 GPa ou mesmo ao menos cerca de 15 GPa.

As peças de trabalho podem ser feitas de metal, ligas de metal, nitretos, boretos, carbonetos, óxidos, oxinitretos, oxiboratos,'oxicarbonetos, em uma combinação dos mesmos. Em casos particulares, as peças de. trabalho podem ser carbonetos de metal, incluindo, por exemplo, carboneto.de tungstênio. Em condições exemplificativas em que a trituração é conduzida em peças de trabalho feitas de carboneto de tungstênio, a quantidade de cobalto dentro da peça de trabalho de caj:boneto de tungstênio pode. estar dentro de uma faixa entre cerca de 5°5 e cerca de 12% em peso.

« .

. "~· , Na condução de certas operações de trituração, por exemplo, · '> ~~µí em materiais particularmente duros, o corpo abrasivo ligado pode ser operado a uma taxa de ao menos 2.802,42 NCMH (1.800 sfpm). Em outros casos, o corpo abrasivo ligado pode 5 ser girado a uma taxa de ao menos 2.958,11 NCMH (1.900 sfpm), ao menos cerca de 3.425,18 NCMH (2.200 sfpm), ou mesmo ao menos 3.658,71 NCMH (2.350 sfpm). Em casos particulares", ci cõrpo -abra-siv-o- ligado_ poçle ,ser. girado a uma taxa dentro de uma faixa entre. cerca de 2.802,42 NCMH 10 (1.800 sfpm) e cerca de 4.826,39 NCMH (3.100 sfpm), mais particularmente, dentro de uma faixa entre cerca cle

2.958,11 NCMH (1.900 sfpm) e cerca de 3.658,71 NCMH (2.350 sfpm)durante operações de trituração.

Adicionalmente, os artigos abrasivos ligados de modalidades 15 do presente çlocumento são adequados para certas operações de trituração, tal como, por exemplo, em peças de trabàlho particularmente duras em certas taxas de alimentação. Por exemplo, a taxa de alimentação pode ser ao menos cerca de 0,084 cm/s (2 polegadas/min). Em outros casos, a taxa cle 20 alimentação pode ser maior, tal como ao menos cerca de 0,127 cm/s(3 polegadas/min), ao menos cerca de 1,481 cm/s (3,5 polegadas/min), ou ao menos cerca de 0,169 cm/s (4 polegadas/min). Modalidades particulares podem utilizar o corpo abrasivo ligado em uma operação de trituração em que 25 a taxa"de alimentação está dentro de uma faixa entre cerca de 0,084 cm/s (2 polegaclas/min) e cerca de 0,423 cm/s (10 polegadas/min), tal como entre cerca de 0,127 cm/s (3 polegadas/min) e cerca cle 0,338 cm/s (8 polegadas/min).

já em outra modalidade, o corpo abrasivo ligado pode ser 30 usado em uma operação de trituração em que após a -

· ~ perfilamento do corpo abrasivo ligado com uma roda de perfilamento abrasiva, o corpo abrasivo ligado pode triturar uma peça de trabalho que tem uma dureza Vickers média de ao rnenos 5 GPa for ao menos 17 ciclos de 5 trituração consecutivos sem exceder a energia de eixo máxima da máquina de trituração. Como tal, os corpos abrasivos ligados demonstram uma vida útil de trabalho melhorada" párticularmente ro cQn-texto,,,de .trituração cle peças de trabalho de material rigido. De fato, o corpo abrasivo ligado pode conduzir ao menos cerca de 20 ciclos de trituração consecutivos, ao menos cerca de 25 ciclos de trituração consecutivos ou ao menos cerca de 30 ciclos de trituração consecutivos antes de uma operação de perfilamento ser utilizada. Deve-se perceber que a referência aos ciclos de trituração consecutivos é referência aos ciclos de trituração conduzidos de -uma maneira contínua sem perfilamento ou cobertura do corpo abrasivo ligado entre ciclos de trituração.

Na comparação dos corpos abrasivos ligados de modalidades do presente documento com corpos abrasivos ligados convencionais, em geral, os artigos abrasivos ligados convencionais conduzem não mais que cerca de 16 ciclos de trituração consecutivos em peças de trabalho " cornparativamente duras antes de precisar de uma operação de . perfilamento para no afiamento e ressurgimento. Como tal, os corpos abrasivos ligados de modalidades do presente documento demonstram uma melhoria de tempo de trituração operável com relação a abrasivos ligados, ligados por metal convencionais, conforme medido pelo número de ciclos de trituração consecutivos conduzidos antes de uma operação de

~ perfilamento ser necessária ou a energia de trituração exceder as capacidades de energia a máquina de trituração.

Outra melhoria notável no desempenho de trituração, conforme medido na indústria, são peças/cobertura, que é 5 uma medida do número de peças que podem ser usinadas por um particular artigo abrasivo antes de o artigo abrasivo precisar de cobertura para manter o desempenho. De acordo ' " c"orti" " uma- inoda-lid-ad-e, - .os _ ,corpos abrasivos ligados da s modalidades do presente documento podem ter um aumento na 10 eficácia de trituração em uma peça de trabalho, conforme medido por peças/cobertura, de ao menos cerca de 10% em comparação a um ar'tigo abrasivo ligado por metal convencional. De acordo com outra modalidade, o aumento na eficácia de trituração é ao menos cerca de 20%, tal como ao 1-5 menos cerca de 30%, ao menos cerca de 40%, ou mesmo ao menos cerca de 50% em comparação a artigos abrasivos ligados por metal convencionais. De modo notável, tais artigos abrasivos ligados por metal convencionais podem incluir artigos do estado da técnica tal como artigos 20 abrasivos da marca G-Force e Spector disponíveis junto à Saint-Gobain Corporation. Em casos particulares, o aumento na eficácia de trituração conforme medido por peças/cobertura pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 10% e cerca de 200%, tal como na ordem de entre cerca de 25 20% e cerca de 200%, entre cerca de 50% e cerca de 200%, ou mesmp entre cerca de 50% e cerca de 150%. Deve-se perceber que tais melhorias podem ser atingidas em peças de trabalho descritas no presente documento sob condições de trituração descritas no presente documento.

30 Adicionalriiente, os artigos abrasivos ligados de modalidades

— do presente documento podern ter uma melhoria no desempenho de trituração conforme medido na indústria por taxa cle desgaste, que é uma medida do descarte que um artigo abrasivo sofre durante a trituração. De acordo com uma 5 modalidade, os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente documento podem ter uma melhoria na taxa de desgaste, de modo que o artigo abrasivo se desgaste a uma taxa que é ao menos 5% menor que a taxa de desgaste de um artigo abrasivo ligado por metal convencional. De acordo com outra modalidade, a taxa de desgaste é ao rnenos cerca de 8°0 menor, tal como ao menos cerca de 10%, ao menos cerca de 12%, ou mesmo ao menos cerca de 15% em comparação a aít'igos abrasivos ligados por metal convencionais. Errj casos particulares, a melhoria na taxa de desgaste pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 5% e cerca de 100%, tal como na ordem de entre cerca de 5% e cerca de 75%, entre cerca de 5% e cerca de 0 °5 , ou mesmo entre cerca de 5 °5 e cerca de 50%. Deve-se perceber que tais melhorias podem ser atingidas em peças de trabalho descritas no presènte documento sob cQndições de trituração descritas no presente' .

"documento.

Outra melhoria notável no desempenho de trituração con'forme medida na indústria é a taxa de desgaste, que é uma medida do desgaste que um artigo abrasivo sobre durante a trituração. "De acordo com uma modalidade, os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente documento podem ter uma melhoria na taxa de desgaste, de modo que o artigo abrasivo se desgaste a uma taxa que é ao menos 5% menor que a taxa de desgaste de um artigo abrasivo ligado .

por metal convencionál. De acordo com outra modalidade, a

P q 46/68 ~ * taxa de desgaste é ao menos cerca de 8°5 menor, tal como ao . menos cerca de 10%, ao menos cerca de 12%, ou mesmo ao menos cerca de 15% em comparação a artigos abrasivos ligados por metal convencionais. Em casos particulares, a 5 melhoria na taxa de desgaste pode estar dentro de uma faixa entre cerca de 5°5 e cerca de 100%, tal como na ordem de entre cerca de 5% e cerca de 75%, entre cerca de 5°0 e cerca de 60%, ou mesmo entre cerca de 5°5 e cerca de 50%. Deve-se "" perceber que tais melhorias podem ser atingidas em peças de 10 trabalho descritas no presente documento sob condições de trituração descritas no presente documento.

Outra melhoria notada no desempenho de trituração -demonstrada pelos artigos abrasivos das modalidades do presente documento inclui um aumento na taxa de trituração 15 usável. A taxa de trituração é a velocidade em que uma peça de trabalho pode ser moldada sem sacrificar o acabamento de superfície ou exceder a energia de trituração da máquina ou artigo abrasivo ligado. De acordo corn uma modalidade, os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente 20 documento pódem ter uma melhoria na taxa de desgaste, de modo gue o artigo abrasivo possa triturar a uma taxa que é ao menos 5°0 mais rápida que um artigo abrasivo ligado por metal convencional. Em outros casos, a taxa de trituração pode ser maior, tal como ao rnenos' cerca de 8°5 menor, ao 25 menos cerca de 10%, ao menos cerca de 12%, ao menos cerca de 15%, ao menos cerca de 20%, ou mesmo ao menos cerca de 25% em comparação com artigos abrasivos ligados por metal convencionais. Para certos artigos abrasivos ligados do presente documento, a melhoria na taxa de trituração pode 30 estar dentro de uma faixa entre cerca de 5% e cerca de

100%, tal como na ordem de entre cerca de 5% e cerca de 75%, entre cerca de 5°5 e cerca de 60%, ou mesmo entre cerca , de 5% e cerca de 50%. Deve-se perceber que tais melhorias podem ser atingidas em peças de trabalho descritas no 5 presente documento sob condições de trituração descritaS no presente documento.

De modo notável, tais melhorias na taxa de trituração podem .

ser atingidas enquanto rtiantêm outros parâmetros de ", -'tr'ituração 'cÍt"a"dos no' presente documento. Por exemplo, as . .-.—--- — melhorias na taxa cle trituração podem ser atingidas enquanto também têm aumento limitado na energia de trituração inicial conforme citado no presente documento, a variância limitada no acabamento de superfície conforme - .citado no presente documento e taxa de desgaste limitada conforme citado no presente documento.

A Figura 12 inclui uma imagem aumentada de um corpo abrasivo ligado de acordo com uma modalidade. Conforme ' ilustrado, o corpo abrasivo ligado inclui grãos abrasivos 1201 contidos dentro e cercados por um material de ligação 1202 que inclui um material de metal ou liga de metal., , Conforme ainda ilustrado, o corpo abrasivo ligado tem uma estrutura substancialmente aberta, incluindo os poros 1203 que se estendem entre os grãos abrasivos 1201 e material de ligação 1202. Conforme evidente a partir da Figura 12, o corpo abrasivo ligado inclui uma quantidade significante (% em volume) de grãos abrasivos 1201, de modo que a estrutura contenha primariamente grãos abrasivos 1201 que são ligados juntos pelo material de ligação 1202. Além disso, os grãqs abrasivos 1201 estão em proximidade entre si e pouco material de ligação 1202 separa os grãos abrasivos 1201,

d 48/68 ~. q demonstrando a alta razão entre grãos abrasivos 1201 e . material de ligação 1202.

EXEMPLOS 0 Exernplo 1 5 Uma primeira amostra de abrasivo ligado é deita em uma roda de diâmetro de 10,16 cm (4") que tem um formato 1Al conforme entendido na indústria. A formação da amostra inclui criar uma mistura que inclui 45,96 gramas de bronze.

L em pó (isto é, 60:40 ern peso de cobre:estanho) que tem um 10 tamanho de 325 U.S. mesh obtida junto à Connecticut Engineering Associate Corporation localizada em 27 Philo Curtis Road, Sandy Hook, CT 06482, EUA. O bronze em pó é mesclado a seco com 5,11 gramas de hidreto de titânio do mesmo tamanho adquirido junto à Chemetall Chemical 15 Products, New Providence New Jersey, EUA. Os grãos abrasivos de nitreto de boro cúbico que tem um tamanho em US mesh de -120/+140 são também misturados com o bronze em pó e hidreto de titânio. Os grãos abrasivos são da Saint- Gobain Ceramics and Plastics, Worcester, MA e 20 comercialmente disponíveis como CBN-V.

Após adicionar os grãos abrasivos, 8,15 gramas de ligante orgânico são adicionados à mistura e a mistura é cisalhada a uma consistência de lama. O ligante orgânico inclui uma resina ,termoplástica vendida sob o nome comercial S binder ¶ 25 pela Wall Colmonoy Co. e um ligante K424 da Vitta · Corporation. A mistura é então seca em forno para remover a hidratação. A mistura seca é esmagada e peneirada para obter aglomerados. Os aglomerados são coloc,ados em um mQlde de aço que tem um formato anular e que define um diâmetro 30 .nominal de 10,16 centímetros (4 polegadas) e um diâmetro ' ',

interno de 8,13 centímetros (3,2 polegadas). Os aglomerados - ? á sao pressionados a 2,4 toneladas/6,42 crn" (2,4 toneladas/pol2) para formar urri artigo verde. O artigo verde é sinterizado a 950 °C por 30 minutos em uma atmosfera 5 reduzida que tem uma pressão de aproximadamente 1,33 KPa' (10"4 Torr) . O abrasivo ligado finalmente formado tem uma razão (Vag/Vbm) de 3, 0 e uma quantidade de porosidade (1'00% de porosidade interconectada) de 34 de percentual de volume "" 'cío volume "total do corpo.

10 Um núcleo de aço é preso ao corpo abrasivo ligado com o uso de epóxi e ainda finalizado, balanceado e testado por velocidade para concluir o processo de fabricação de roda.

A roda foi marcada como Amostra 1 para identificação.

A Amostra 1 é usada para triturar uma peça de trabâlho de- 15 aço para rolamento 52100, originalmente endurecido a 58 a 62 HRC, em um modo de trituração por êmbolo cilíndrico externo em um triturador Bryant OD/ID. As peças de trabalho são na forma de discos de aço 52100, 10,16 centímetros (4 .

pojegadas) de diâmetro e a operação de trituração é uma 20 trituração por êmbolo cilíndrico externo. Inicialmente, antes da trituração, a Amostra 1 é montada no eixo de máquina e perfilada com um rolo de diamante BPR, comercialmente disponível junto à Saint-Gobain Abrasives, Arden, NC, como rolo BPR. Os parâmetros de perfilamento são 25 mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 Diâmetro de roda, cm (in) 16 (4) Rpm da roda 12. 675 Rpm da roda, NCMH (fpm) i 20.664,73 (13.273)

- .

- - ....

Tipo de cobertura BPR Diâmetro de cobertura, crn (in) I 15,06 (5,93) Rpm da cobertura 5. 482 Direção cle cobertura Unidirecional (") Velocidade ou razão de 1+ 0,64 esmagamento Profundidade de corte por 0,000203 passagem, cm (in) (0,000080) Largura de cobertura, cm (in) | 0,03 (0,012) Alimentação transversal de| 2,81 (1,106) cobertura, cm/s (in/seg) Orientação cle cobertura, I 0,01 (0,005) cm/rev (in/rev) Razão de sobreposição 2 A Amostra 1 não é coberta com um adesivo abrasivo após a perfilamento , já que as granulações abrasivas estão suficientemente expostas, preparando os corpos abrasivos para uma operação de trituração não coberta. Os parâmetros de trituração são dados na Tabela 2.

Tabela 2 Diâmetro de roda, cm (in) 16 (4) Rpm da roda 13.051 Rpm da roda, NCMH (fpm) 21.396,47 (13.743) Diâmetro de funcionamento, cm 9,4 (3,7) (in) Rpm de funcionamento 168 Velocidade de funcionamento, I 253,77 NCMH (fpm) (163)

. ~.

+ · Razão entre velocidade de rodal 84 e funcionamento Diâmetro equivalente, cm (in) I 4,88 (1, 92) Largura de roda, cm (in) 1,27 (0, 5) Largura de funcionamento, cm| 0,64 (in) (0,25) - , . ..— . I- -- Largura de trituração, cm (in) I 2,81 (1,106) Modo de trituração Êmbolo Quantidade de alimentação ! 0, 04 total, cm (in) ' (0,015) |Taxa de alimentação, cm/sj 0,0018 (in/seg) (Q' = 0,5) (0,00071) Taxa cle alimentação, cm/s I 0,00363 (in/seg) (Q' = 1,0) (0,00143) Taxa de alimentação, cm/sj 0,01 (in/seg) (Q' = 2,0) (0,00286) A Figüra 1 inclui uma plotagem de energia de trituração (kW/cm(Hp/in)) versus número de. ciclos de trituração para a Amostra 1 sob as condições de, trituração fornecidas na Tabela 2 nas duas taxas de remoção de material diferentes 5 (MRR') (isto é, 10 mm3/seg/mÍn (1 in3/min/in) e 20 mm3/seg/mm (2 in3/min/in)). Conforme demonstrado, a plotagem 101 demonstra que a Amostra 1 pode triturar a peça de trabalho a um MRR' de 10 rnm3/seg/mÍn (1 in3/rrlin/in) a uma energia de trituração inicial de 3,18 kW/cm (11 Hp/in) e uma energia' de trituração após 5 consecutivos ciclos de trituração de 2,89 kW/cm (10 Hp/in). A plotagern 102 mostra que a Amostra

1 pode triturar a peça de trabalho a uma MRR' de 20 mIn3/seg/mm (2 in3/min/in) a uma energia de trituração inicial de 2,6 kW/cm (19 Hp/in) e uma energia de trituração ' após 5 consecutivos ciclos de trituração de 4,63 kW/cm 5 (16 Hp/pol). A variância de energia para a Amostra 1 na trituração da peça de trabalho a um MRR' de 10' mm3/seg/Inm (1 in3/min/in) foi 9% e a variância de energia para a "Amostra 1 na trituração da peça de trabalho a uma MRR' de """" 20 " mm3/seg/nim " (2" in3/min/in) f oi 16°ó . Des sa forma , a Amostra 1 demonstra pouca variância entre uma energia de trituração inicial e uma energia de trituração de estado , estável após 5 operações de trituração consecutivas. A peça de trabalho teve uma largura de aproximadamente 0,64 centímetros (0,25 polegadas) e as amostras de roda abrasiva foram formadas para ter uma largura de 1,27 centímetros (0,5 polegadas). A largura usada para calcular o MRR' foi 0,64 centímetros (0,25 polegadas); a largura da peça de trabalho.

A Figura 1 inclui àinda duas plotagens de energia de trituração (kW/cm (HP/in)) versus o número de ciclos de trituração para um artigo abrasivo ligado por metal convencional (Amostra MBSI) comumente disponível como roda G-Force B181-75UP061 junto à Saint-Gobain Corporation.

Conforme demonstrado, a plotagem 103 demonstra que a .

Amostra MBSI pode triturar a peça de trabalho a uma energia de trituração inicial de 11,56 kW/cm (40 kW (Hp)/in) a um MRR' de 10 mln3/seg/mm (1 in3/min/in). Após 5 ciclos de trituração consecutivos, a Amostra MBSI tritura a uma '.

energia de 2, 89 kW/cm (10 kW (Hp) lin) para uma MRR' de 10 - mm3/seg/mIn (1 in3/min/in) . A Amostra MBSI demonstra uma

' 53/68 ~ &.

">^ variância de energia em uma operação de trituração não € ^ ."" coberta de 75%.

A plotagem 104 demonstra que a Amostra MBSI pode triturar'a peça de trabalho a uma energia de trituração inicial de 5 14,45 kW/cm (50 kW (Hp)/in) a urna MRR' de 20 mm'/seg/mm (2 in3/min/in). Após 5 ciclos de trituração consecutivos, a Amostra MBSI tritura a uma energia de 2,89 kW/cm (10 kW (Hp)/in) para um MRR' de 20 mm3/seg/mIn(2 in3/min/in). A \ - - - - --—-— """" Amostra""""MBs1 demonstra uma "variância"de energia em uma 10 operação de trituração não coberta de 84%. Claramente, em uma operação de trituração não coberta, os artigos abrasivos ligados das modalidades do presente docurnento ' demonstram desempenho significantemente melhorado de ' variância de energia de trituração com relação às rodas 15 abrasivas do estado da técnica.

A Figura 2 inclui uma plotagem de acabamento de superfície ou aspereza de superfície (Ra) versus número de ciclos de t,rituração para a Amostra 1 sob as condições de trituração fornecidas na Tabela 2 nas duas taxas de remoção de 20 material diferentes (MRR') (isto é, 10 mm3/seg/mIn (1 in3/min/in) e 20 lnm3/seg/mm (2 in3/min/in)). Conforme demonstrado, a Amostra , representada pelas plotagens 201 e 202, fornece um acabamento de superfície (Ra) na peça de trabalho após ciclos de trituração consecutivos não maior 25 que cerca de 0,75 mícrons (cerca de 30 micropolegadas) em - ambas as taxas de remoção de material. Além disso, a variância (isto é, o desvio padrão de todas as medições) de todos os valores de acabamento de superfície medidos entre a operação de trituração inicial e o quinto ciclo de 30 trituração não varia em mais de 2.

& j A Figura 2 inclui ainda acabamento de superfície ou . !?·à+»,+ µ" . aspereza de superfície (Ra) versus número de ciclos' de trituração para a Amostra BMSI sob as condições de trituração fornecidas na Tabela 2 nas duas taxas de remoção 5 de material" diferentes (MRR') (isto é, 10 mIn3/seg/mm ('1 in3/min/in) e 20 mm3/seg/Inm {2 in3/min/in)). Conforme demonstrado pelas plotagens 203 e 204, que representam o acabamento de superfície atingido pela Amostra MBSI em ambas as taxas de remoção de material, foi inicialmente 10 0,75 mícron (30 micropolegadas) em ambas as taxas de remoção de material e se elevam significantemente mediante trituração consecutiva aclicional a valores de 1,25 mícrons (50 micropolegadas) e cerca de 1,5 mícrons (60 micropolegadas) nas taxas de remoção de material de 10 15 mIn3/seg/mm (1 in3/min/in) e 20 mIn3/seg/mm (2 in3/min/in), respectivamente. O acabamento de superfície médio para a Amostra MBSI em ambas as taxas de remoção de rnatèrial foi aproximadamente 1 mícron (40 micropolegadas) e a variância em acabamento de superfície (desvio padrão) fOi 20 aproximadamente 10 em ambas as taxas de remoção de material. Claramente, a Amostra 1 pode fornecer acabamento de superfície superior na peça de trabalho após ciclos de trituração consecutivos em comparação à Amostra MBSI.

Exemplo 2 25 A Amostra 2 é criada com o uso do mesmo processo que a Amostra 1 fornecida no presente documento. A Amostra 2 inclui uma quantidade de material de carga de sílica fundida, que foi substituída por 25% do material de grão abrasivo. A sílica fundida tinha tamanho de -120/+140 U.S.

30 mesh e procurado junto à Washington Mills. O abrasivo )

ligado f inalmente formado tem uma razão (Vp/VBM) de 2,3 e uma quantidade de porosidade (100% de porosidade interconectada) cle 29% de percentual de volume do volume total do corpo.

5 Para comparação, uma roda CBN vitrificada de especificação B126-M160VT2B foi também incluída no teste como Amostra Cl.

Tal roda de trituração está comumente disponível junto à .

Saint-Gobain Corporation como roda abrasiva B126-M160VT2B. A Figura" Z""inciui uma plotagem de energia de trituração (kW/cm (Hp/in)) versus número de ciclos de trituração para a Amostra 1 como a plotagem 301, Amostra 2 como a plotagem ' 303 e Amostra Cl como a plotagem 305, sob as condições de trituração fornecidas na Tabela 2. A taxa de remoção de material de 20 mIn3/seg/mm (2 in3/min/in) é usada durante a trituração. Conforme demonstrado pela plotagem 301, a Amostra 1 pode triturar a peça de trabalho a uma energia de trituração inicial de 5,21 kW/cm (18 Hp/in) e uma energia de"trituração após 5 consecutivos ciclos de trituração de 4,63 kw/cm (16 Hp/in), para uma variância de energia de 2,0 aproximadamente 16%. A prolatem 303 mostra que a Amostra 2 pode triturar a peça de trabalho a uma energia de trituração inicial de 4,92 kw/cm (17 Hp/in) e uma energia de trituração após 5 consecutivos ciclos de trituração de 4,34 kw/cm (15 Hp/in), para uma variância de energia de aproximadamente 12%. Por comparação, conforme mostrado" pela plotagem 305, a amostra abrasiva ligada vitrificada convencional teve a mesma mudança em energia que a Amostra 2 e uma variância de energia de aproximadamente 12°:. Como tal, e de modo bastante inesperado, as Amostras 1 e 2, apesar de serem artigos abrasivos ligados por metal, se

W ---. —.— -. .- © comportaram mais como artigo abrasivo ligado vitrificado 0 com um componente de ligação delicado e baixa variância de energia.

Exemplo 3 5 Uma terceira amostra (Amostra 3) foi produzida com o uso dos mesmos processos de formação que a Amostra 1. A mistura inicial é formada com o uso de 372 gramas de uma composição de ligação de metal de 60/40 de cobre/estanho, 41 gramas de """um precursor de composição de ligação ativa de hidreto de 10 titânio, 359 gramas de grãos abrasivos de CBN-V de tamanho B181, 131 gramas de carga disponível como alumina 38A de tamanho de 100 mesh junto à Saint-Gobain Grains and Powders e 58 gramas do ligante usado no Exemplo 1. A Amostra 3 tem uma razão (Vp/VBrlI) de 2,5 e porosidade de aproximadamente 15 29% em volume.

A Amostra 3 é usada em uma operação de trituração por descolamento em um diâmetro externo de uma peça de trabalho .

feita de metal 4140 no formato de uma barra redonda que "tem um diãrrietro de 12,5 centímetros (5 polegadas) e um 20 cornprimento de 27,94 centímetros (11 polegadas). A peça,de trabalho pé endurecida a 40 a 45 HRC. A Amostra 3 é comparada a uma roda CBN vitrificada convencional " comercialmente disponível junto à Saint Gobain Abrasives como B150-M150-VT2B (Amostrej C2).

25 A Amostra 3 é formada em uma roda abrasiva ligada grande, montada na periferia de um disco de aço para formar uma roda de diâmetro de 50,8 centímetros ("20 polegadas). A . Amostra 3 é perfilada com o uso de um rolo de diamante e usada para triturar a peça de trabalho sem quaisquer 30 coberturas subsequentes para expor as granulações. As

T a condições de perfilamento são mostradas na Tabela 3 abaixo.

As condições de trituração são mostradas na Tabela 4. .

. Tabela 3: Perfilamento de rodas para trituração por descolamento de aço 4140 Velocidade de roda, NCMH 40.479,4 (26.000) (sfpm) Direção de perfilamento Rolo de diamante, axial cruzado, perpendicular ao —+— eixo geométrico de roda Roda de perfilamento Rolo de diamante, BPR Velocidade de roda, NCMH 15.880,38 (10.200) (sfpm) Profundidade de corte por 0,000508 (0,0002) passagem, cm (in) . Taxa transversal, cm/rev 0,04 (0,015) (in/rev) Diâmetro de trabalho, cm 11,94 (4,7) (in) 5 Tabela 4: Parâmetros de trituração para trituração' por descolamento de aço 4140 Velocidade de roda, NCMH 40.479,4 (26.000) (sfpm) Velocidade de 389,22 (250) l funcionamento, NCMH (sfpm) Profundidade cle corte, |0,02 (0,008) I cm/passagem (in/passagem) Velocidade de roda, NCMH| 15.880,38 (10.200) (sfpm) Taxa de alimentação, cm/rev 0,015 (0,04) (in/rev)

W

W jNúmero de passagens i 10 . jMáquina jTriturador Weldon 1632 Gold l Os resultados são sumarizados nas in Figuras 4 e 5. A Figura 4 inclui um gráfico de barras de energia de trituração (kW (Hp)) versus duas taxas de "remoção de material diferentes (isto é, 96 mIn3/seg/mIn (9,6 in3/min/in) 5 e 120 mm3/seg/mm (12 in3/min/in)). A barra 401 representa a . energia de trituração usada durante a trituração da peça de ' trabaljío pela Amostra 3 após uma passagem inicial a uma taxa de remoção de material de 96 mÍn3/seg/mm (9,6 in3/min/in). A barra 402 representa a energia de trituração 10 da Amostra 3 durante a trituração da peça de trabalho após 25 ciclos de trituração consecutivos (isto é, passagens) na peça de trabalho na taxa de remoção de material de 96 rrun3/seg/mm (9,6 in3/min/in). Conforme ilustrado, a Amostra 3 demonstra uma mudança rnuito pequena na energia de , 15 trituração por 25 ciclos de trituração consecutivos sem passar por uma operação de perfilamento. De fato, a mudança ·. na energia de trituração é estimada como sendo menor que cerca de 12%.

As barras 403 e 404 demonstram a energia de trituração 20 usada durante a trituração da Amostra C2 e após 25 ciclos- ' de trituração consecutivos (isto é, passagens) na peça de trabalho.na taxa de remoção de material de 96 mm3/seg/mln (9,6 in3/min/in). Em uma comparação da Arnostra 3 com a Amostra C2, nota-se que a Amostra 3 se comporta mais corno 25 um artigo abrasivo ligado vitrificado que os artigos abrasivos ligados por metal convencionais.

A barra 405 representa a energia de trituração usada durante a trituração cla peça de trabalho pela Amostra 3 .

. ---- . .

* após uma passagem inicial a uma taxa de remoção de material . de 120 Irlm3/seg/mm (12 in3/rrlin/in). A barra 406 representa a . energia de trituração cla Amostra 3 durante a trituração da peça de trabalho após 25 ciclos de trituração consecutivos 5 (isto é, passagens) na peça de trabalho na taxa de remoção de màterial de 120 mÍn3/seg/mm (12 in3/min/in). Novamente, 'a Amostra 3 demonstra uma mudança muito pequena na energia de , trituração por 25 ciclos de trituração consecutivos sem . pas'sar por uma operação de perfilamento. De fato, a mudança 10 na energia de trituração é estimada como sendo menor que cerca de 10%.

As barras 407 e 408 demonstram a energia de trituração usada durante a trituração da Amostra C2 e ern uma passagem inicial e após 25 ciclos de trituração consecutivos (isto 15 é, passagens) na peça de trabalho na taxa de remoção de material de 120 mIn3/seg/mm (12 in3/min/in). Em uma comparação da Amostra 3 com a Amostra C2, nota-se que a Amostra 3 se comporta mais como um artigo abrasivo ligado vitrificado que os artigos abrasivos ligados por metal 20 convencionais.

' A Figura 5 inclui um gráfico de barras de razão de ' " trituração (razão G) versus duas taxas de rêmoção de material diferentes (isto é, 96 Inm3/seg/mm (9,6 in3/min/in) e 120Inm3/seg/nun (12 in3/min/in) para a Amostra 3 e Amost;ra 25 C2. Conforme ilustrado, em ambas as taxas de remoção de material, a Amostra 3 tem uma razão G que é .

significantemente maior que a Amostra C2. De fato, apesar , .

de a energia de eixo e acabamento de superfície serem virtualmente os mesmos para a Amostra 3 em comparação à .

30 Amostra C2, a razão G da Amostra 3 é 35% a 50% maior que a razão G de Amostra Cl em arnbas as taxas de remoção de material.

Exemplo 4 Uma quarta amostra (Amostra 4) é criada de acordo com os 5 processos fornecidos no Exemplo 1. A mistura inicial é formada a partir de 138 gramas de uma composição de ligação de metal de 60/40 de cobre-estanho, 15 gramas de hidreto de titânio como um precursor de compònente de ligação ativo, 20 gramas do ligante orgânico do Exemplo 1 e 164 gramàs de diamantes disponíveis junto à Saint-Gobain Ceramics and Plastics como RB 270/325 U.S. mesh, granulações de diarnante. A Amostra 4 tem uma razão (Vag/Vbm) de 2,3 e porosidade de aproximadamente 36% em volume.

A operação de trituração inclui canelagem de uma peça de trabalho de carboneto de tungstênio de 2,54 centímetros (1.

polegada) de diâmetro e 10% em peso de cobalto como ligante. O desempenho de trituração da Amostra 4 foi testado contra uma rocla ligada por metal do estado da técnica (G-Force Abrasive disponível junto à Saint-Gobain Corporation) que tem 18,75% em volume de grãos abrasivos,' 71,25% em volume de grãos abrasivos de diamante de ligação do tipo rb 270/325 U.S. .mesh.

Ambas as amostras foram perfiladas e cobertas fora de linha antes do uso. As amostras foram montadas em uma árvore'de aço e balanceadas. A amostra é perfilada com uma roda de carboneto de silício de 100 de granulação, grau H e ligação vitrificada, comumente usada para tais processos. A amostra é girada a cerca de 1/10 da velocidade de superfície da roda de carboneto de silício que está funcionando a aproximadamente 7.794,5 NCMH (5.000 sfpm). Enquanto a roda

W de amostra está girando, a mesma é perfilada a 0,0025 cm (0, 001"') de profundidade de corte e 25, 4 cm/min (10 in/min) de taca transversal até a roda ser considerada perfilada.

Cada amostra é também coberta com uma roda de carboneto de 5 silício de 200 mesh para expor a granulação para trituração. A cobertura com o bastão é concluída no começo de todas as triturações para iniciar a partir do mesmo ponto de referência. ' ' Os resultados do testê de trituração são fornecidos na 10 Figura 6. A Figura 6 inclui uma plotagem de energia de eixo (kW (kW (Hp))) versus tempo de trituração (seg) para a Amostra 1 sob três condições diferentes e a'Amostra C2 em uma condição. A Amostra C2 é representada pela plotagem 601 e a trituração foi concluzida a uma velocidade de roda de 15 3.000 rpm e uma taxa de trituração de 9,53 centímetros/min (3,75 polegadas/min). Conforme ilustrado, a Amostra C2 ' sofreu um aumento significante na energia de trituraçãò necessária para ciclos de trituração consecutivos. A energia de trituração inicial é aproximadamente 0,74 kW 20 (1,8 kW (Hp)) e aumenta dramaticamente para 2,21kW (3 kW (Hp)) por 16 ciclos de trituração por uma duração de aproximadamente 1.200 segundos. A Amostra C2 sofreu um aumento na energia de trituração a partir da energia de trituração limite de ao menos 40%.

25 Em contraste, a Amostra 4 demonstrou um aumento significantemente menor na energia de trituração inicial para várias condições de trituração. A plotagem 602 demonstra a energia de trituração da Amostra 4 na peça de trabalho a 3.000 rpm e uma taxa de trituração de 9,53 30 centímetros/min (3,75 polegadas/min). As condições são

N 62/68 ~ ... — -.-- - idênticas às condições de trituração usadas para testar a . Amostra C2. Conforme ilustrado pela plotagem 602, a Amostra 4 tem uma energia de trituração inicial de aproximadamente 0,74 kW (1,5 kW (Hp)) e uma energia de trituração final de 5 1,47 kW (2 kW (Hp)) após 16 ciclos de trituração consecutivos em quase 1.200 segundos. A Amostra 4 demonstra um"aumento na energia limite de apenas 25%. A Amostra 4 demonstra uma vida útil de trituração operávél %-— . -- "significantemente melhorada em comparação à Amostra C2.

10 A plotagem 603 demonstra a energia de trituração da. Amostra 4 na peça de trabalho a 2.500 rpm e uma taxa de trituração de 9,53 centímetros/min (3,75 polegadas/min). Conforme ilustrado pela plotagem 603, a Amostra 4 tem uma energia de trituração inicial de aproximadamente 0,74 kW (1,8 kW 15 (Hp))e uma energia de trituração final de 0,74 kW (1,8 kW (Hp)) após 16 ciclos de trituração consecutivos em quase

1.200 segundos. A Arnostra 4 demonstra eficazmente nenhum aumento na energia limite para todos os ciclos cle , . trituração que demonstram uma vida útil de trituração 20 operável significantemente melhorada em comparação à Amostra C2.

A plotagem 604 demonstra a energia de trituração da Amostra 4 na peça de trabalho a 2.500 rpm e uma taxa de trituração de 16,51 centímetros/min (6,5 polegadas/min). Conforme 25 ilustrado pela plotagem 604, a Amostra 4 tem uma energia de trituração inicial de aproximadamente 1,47 kW (2,8 kW (Hp)) e uma energia de trituração final de 0,73 kW (1,9 kW (Hp)) após 16 ciclos de trituração consecutivos em aproximadamente 800 segundos. A Amostra 4 demonstra 30 eficazmente nenhum aumento na energia limite para todos os ·

W 63/68 ¥ 'Y ciclos de trituração que demonstram uma vida útil de trituração operável significantemente melhorada em comparação à Amostra C2.

Adicionalmente à difere.nça citada acima no desempenho de 5 trituração, o corpo abrasivo ligado de Amostra 4 (plotagens ' 602 e 603) pode continuar a trituração de 40 estrias no, total, que corresponde a 10 peças, antes da cobertura. Em contraste, a Amostra C2 pode triturar 16 estrias totais, "que"""corresponde a 4 peças totais antes da cobertura . 10 necessária. Como tal, a Amostra 4 demonstra uma melhoria na eficácia de trituração, conforme medido por peças/cobertura de aproximadamente 125% com relação à Amostra C2 convencional.

Além disso, em uma comparação das plotagens 601 e 604, é 15 demonstrado que a Amostra 4 é capaz de taxa de trituração melhorada com relação à Amostra C2 convencional. Sob as condições de trituração de plotagem 604, a Amostra 4 demonstrou uma capacidade de triturar o mesmo número de peças (4 total) em aproximadamente 700 segundos, em 20 comparação à Amostra C2, que precisou de aproximadamente

1.100 segundos. Dessa forma, a Amostra 4 demonstrou uma melhoria no tempo cle trituração de 300 segundos, correspondente a uma melhoria de aproximadamente 36% com relação à Amostra convencional C2. Além disso, com base nas 25 condiçães de taxa de alimentação para as plotagens 601 e 604, a Amostra 4 demonstrou uma melhoria na taxa de trituração de 73% (com o uso de cm/min (polegadas/min)) em comparação à Amostra convencional C2. Além disso, a Amostra 4 atingiu taxas de trituração melhoradas enquanto manteve .30 . substancialmente a mesma energia de trituração, enquanto a

@ e Arnostra C2 demonstrou um aumento rápido e insatisfatório na - energia de trituração. Exemplo 5 A Amostra 4 e a Amostra C2 são usadas em uma operação de 5 trituração por estria em uma peça de trabalho de 1,27 centímetros (0,5 polegada) de diâmetro de carboneto de tungstênio com 6% de cobalto. Esse tipo de material de trabalho é mais cluro para triturar que a peça de trabalho ·- do Exemplo 4 deviclo ao teor de carboneto de tungstênio mais 10 alto (94 vs 90%) conforme evidenciado pela diferença entre' as plotagens 701 e 702. A plotagem 701 representa a energia de trituração para a Amostra C2 em uma peça de trabalho de carboneto de tungstênio que tem 10% de ligante de cobalto a

3.000 rpm e uma taxa de trituração de 15,24 .

15 centímetros/minuto (6 polegadas/min) por um ternpo de trituração de 800 segundos. De fato, a plotagem 701 é a mesma que a plotagem 601 da Figura 6. A plotagem 702 representa a energia de trituração para a Amostra C2 em uma - peça de trabalho de carboneto de tungstênio que tem 6% de 20 ligante de cob.alto, a 3.000 rpm e uma taxa de trituração de 15,24 centímetros/minuto (6 polegadas/min) por um tempo de trituração de 800 segundos. Conforme ilustrado, a energia necessária para triturar a peça de trabalho que tem 10% de cobalto é significanternente menor que a energia necessária 25 para triturar a peça de trabalho feita de carboneto cle tungstênio com apenas 6% de cobalto para a Amostra C2.

Por comparação, a plotagem 703 representa a energia de . trituração da Amostra 4 que conduz uma operação de trituração em uma peça de tràbalho de carboneto de .

30 tungstênio que tem apenas 6% de cobalto, a uma velocidade de 2.500 rpm a urrta taxa de trituração de 20,32 centímetros/min (8 polegadas/min) por um tempo cle trituração menor que 600 segundos. Conforme ilustrado, em uma comparação de plotagens 703 e 702, a Amostra 4 pode 5 triturar uma quantidade maior da peça de trabalho de carboneto de tungstênio a uma taxa maior e de modo mais eficaz. Ou seja, a Amostra .4 sobre uma mudança significantemente menor na energia de trituração por todos os cicios de trituração consecutivos em comparação à 10 Amostra C2.

Na comparação adicional de plotagens 702 e 703 que representam o desempenho de trituração da Amostra 4 e Amostra C2, respec'tivarnente, nota-se que-a Amostra 4 também demonstrou melhorias na taxa de trituração. Notavelmente, . 15 corrj pouco a nenhum aumento na energia de trituração, a Amostra 4 precisou de apenas cerca de 500 segundos para triturar o mesmo número de peças conforme requerido pela ; Amostra C2, que precisou aproximadamente 800 segundos.

Desse modo, a Amostra 4 atingiu um aumento na taxa de . 20 trituração de aproximadamente 31% em comparação à Amostra convencional C2. Além disso, mais rápido que o tempo necessário para triturar o mesmo número de pelas pela Amostra C2 .

" Os corpos abrasivos ligados do presente documento 25 demonstram as composições e"propriedades de trituração que são distintas de artigos abrasivos ligados por metal convencionais. As propriedades de trituração dos artigos abrasivos das modalidades do presente documento estão mais relacionadas a artigos abrasivos ligados vítreos que os 30 artigos abrasivos ligados por metal do estado da técnica.

·4

V Os corpos abrasivos ligados das modalidades do presente documento demonstram vida útil melhorada de trituração eficaz, precisam de significantemente menos cobertura que outros corpos abrasivos ligados por metal convencionais e 5 têm propriedades de desgaste melhorada em comparação aos corpos abrasivos ligados por metal do estado da técnica.

Particularmente, o corpo abrasivo ligado pode não precisar de uma operação de cobertura separada após sofrer uma operação de perfilamento, que é distinto das operações de 10 condicionamento de artigos abrasivos ligados, li'gados por metal convencionais. Ou seja, é um procedimento típico dentro da indústria para utilizar uma roda de perfilamento em combinação com um bastão de cobertura para ressurgimentg e modelagem de corpos abrasivos ligados utilizando 15 materiais de ligação metálicos. Desse modo, os corpos abrasivos ligados de modalidades do presente documento podem triturar um número maior de peças por cobertura, resultando em uma eficácia maior e vida útil mais longa em comparação aos artigos abrasivos ligados por metal do ' ' 20 estado da técnica.

Além disso, acredita-se que aspectos particulares do processo de formação para os corpos abrasivos ligados do ' presente' docurnento sejam responsáveis para certas composições e recursos microestruturais. Os corpos 25 abrasivos ligados de modalidades do presente documento incluem uma combinação de recursos, 'que podem ser atribuídos ao processo cle formação e facilitam c) desempenho de trituração melhorado, incluindo, por exemplo, uma .

composição de ligação ativa, fases particulares da 30 composição de ligação ativa e locais particulares de tais fases, tipo e quantidade de porosidade, tipo e quantidade de grãos abrasivos, tipo e quantidade de cargas, razões ' entre particulado e ligação, razões entre abrasivo e ligação e propriedades mecânicas (por exemplo, resistência 5 à fratura) de certos componentes.

No anterior, a referência a modalidades específicas e as conexães de certos componentes é ilustrativa. Deve-se perceber que a referência a componentes como sendo " acoplados ou conectados pretende revelar ou conexão direta entre os ditos componentes ou conexão indireta através de um ou mais componentes intervenientes para executar os rnétodos conforme discutidos no presente documento. Como tal, o assunto em questão revelado acima deve ser considerado ilustrativo e não restritivo e aS reivindicações anexas pretendem incluir todas tais modificações, melhorias e outras modalidades que estejam dentro do escopo verdadeiro da presente invenção. Assim, na extensão máxima permitida pela lei, o escopo da presente invenção deve ser determinado pela interpretação mais ampla permitida das seguintes reivindicações e seus equivalentes ,.

e não deve ser restrita ou limitada pela descrição detalhada anterior.

A revelação não será usada para interpretar ou limitar o escopo ou significado das reivindicações. Adicionalmente, no anterior, a descrição inclui vários recursos que, podem ser agrupados juntos ou descritos em urna úniça modalidade para os propósitos de simplificação da revelação. Essa revelação não deve ser interpretada como reflexo de uma intensão de que as modalidades reivindicadas precisem de mais recursos do que são expressamente citados em cada

^ -. .. —-...- -. - . - -. . --.———- -..- - .-. - 0 reivindicação. Ao invés disso, como as seguintes 0 reivindicações refletem, o assunto em questão inventado pode ser direcionado a menos que todos os recursos de quaisquer modalidades reveladas.

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Claims (15)

. ^ Reivindicações -

1. Artigo abrasivo caracterizado por compreender: e um corpo que compreende grãos abrasivos contidos em um material de ligação que compreende um metal, em que o corpo compreende uma razão de Vag/Vbm de ao menos cerca de 1,3, em que Vp,g é um percentual de volume de grãos abrasivos dentro de um volume total do corpo e Vbm é um percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo e em " " que o- corpo-c,o-mpreende um-a -corríposição de. ligação _ativa,que. .._. . ._ ,_ compreende ao menos 1% em volume de uma composição de ligação ativa do volume total do material de ligação.

2. Artigo abrasivo caracterizado por compreender: um corpo abrasivo ligado que compreende grãos abrasivos contidos em urn material de ligação que compreende um mètal ou liga de metal, em que o material de ligação compreende um material compósito que inclui uma fase de ligação e uma fase precipitada, sendo que a fase precipitada tem uma composição que inclui ao menos um elemento de uma composição de ligação ativa e ao menos um elemento do material de ligação.

3. Artigo abrasivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a composição de ligação ativa é disposta em uma interface dos grãos abrasivos e do material de ligação.

4. Artigo abrasivo, cle acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma porção da composição de ligação ativa clentro do material de ligação circunda os grãos abrasivos em uma interface entre os grãos abrasivos e o material de ligação.

5. Artigo abrasivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,

Q"" - ' -- ' - - - - - .. - - .. _.

caracterizado pelo fato de que o material de ligação compreende posições de ligação que se estendem entre os grãos abrasivos e ern que a composição de ligação ativa é distribuída dentro das posições de ligação.

6. Artigo abrasivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os grãos abrasivos têm um tamanho de granulação médio dentro de uma faixa entre cerca de 1 mícron e cerca de 1.000 mícrons.

7. Artigo abrasivo, de a"co"rdo còm" a reiv-indicaçõ.es -1 --o-u _ _ _ , , 2, caracterizado pelo fato de que os grãos abrasivos têm uma razão de aspecto não maior que cerca de 3:1, em que a razão de aspecto é definida como uma razão das dimensões comprimento:largura.

8. ' Artigo abrasivo, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de Vag/Vbm está dentro de uma faixa entre cerca de 2,0 e cerca de 5,0.

9. Artigo abrasivo, cle acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriz.ado pelo fato de que compreende ainda uma razão de Vp/Vbm que está dentro de. uma faixa entre cerca de 1,7 e cerca de 7,0 em que Vp é um percentual de volume de material particulado que inclui os grãos abrasivos e cargas dentro do volume total do corpo e Vbm é um percentual cle volume de material de liga,ção dentro do volume total do corpo.

10. Artigo abrasivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo"fato de que as cargas incluem materiais particulados incorporados ao corpo que substancialmente mantêm seu formato e tamanho originais.

11. Artigo abrasivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o corpo compreende ao menos

"cerca de _5% em vcjlum"e de "pòrosidadè," ""èm quê" á maiM ""pàíté' da porosidade é porosidade interconectada que define uma rede de poros interconectados que se estendem através do volume do corpo.

12. Artigo abrasivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a composição de ligação ativa está presente em uma quantidade dentro de uma faixa entre cerca de 10% em volume e cerca de 30% em volume do volume total do material de ligação.

13. Artigo abrasivo, cle acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a fase de ligação consiste essencialmente em cobre.

14. Método para formar um artigo abrasivo caracterizado por compreender: formar uma mistura que inclui grãos abrasivos e material de ligação, em que o material de ligação compreende um metal ou liga de metal; e moldar a mistura para formar um artigo verde; e sinterizar o artigo verde a uma temperatura para conduzir a sinterização de fase líquida e formar um corpo abrasivo que inclui os grãos abrasivos contidos no material de ligação, em que o corpo compreende uma razão de Vp: Vbm de ao menos cerca de 3:2, em que Vp é um percentual de volume de material particulado que inclui grãos abrasivos e cargas dentro do volume total do corpo e Vbm é um percentual de volume de material de ligação dentro do volume total do corpo.

15. Método, cle acordo a reivindicação 14, caraçterizado pelo fato de que compreende 'ainda formar aglomerados de grãos abrasivos e material de ligação cla

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