BRPI0606537B1 - dispositivos abrasivos e método de produção de dispositivos abrasivos - Google Patents

Abstract

rodas abrasivas e produção das mesmas. a presente invenção refere-se a uma roda abrasiva e produção da mesma, de preferência para ferramentas amoladas. a roda abrasiva é formada a partir de grãos abrasivos os quais são interconectados de forma a criar uma ligação de material enquanto sendo fornecida com um, pelo menos aproximadamente, contorno externo esférico. a roda abrasiva inventiva está incorporada tal que as rodas abrasivas têm uma porosidade mínima de 35 por cento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOS ABRASIVOS E MÉTODO DE PRODUÇÃO DE DISPOSITIVOS ABRASIVOS".

[001] A invenção refere-se a rodas abrasivas, preferivelmente de uma ferramenta de esmerilhar. Isso envolve particularmente ferramentas para esmerilhar nas quais as rodas abrasivas (dispositivos) são fixadas de forma a travar o material em um transportador. Os transportadores podem ser preferivelmente flexíveis, e as ferramentas para esmerilhar respectivas podem ser construídas, por exemplo, no formato de faixas ou partes.

[002] Dessa forma, a partir do documento de patente alemão DE 26 08 273 A, uma ferramenta para esmerilhar em forma de folha ou faixa é conhecida além de um método e um dispositivo para a produção de tais ferramentas para esmerilhar. Adicionalmente, é destacado que, no caso de tais ferramentas para esmerilhar, dispositivos abrasivos de formato esférico devem ser utilizados sendo intercalados com agentes de união orgânicos ao longo de todo o diâmetro.

[003] A produção de tais dispositivos abrasivos deve ocorrer de acordo com esse ensinamento conhecido visto que, a partir de uma suspensão feita de grãos abrasivos e de uma matriz de agente de união orgânico, dispositivos abrasivos esféricos são formados dentro da suspensão em um frasco misturador a partir de uma pluralidade de grãos abrasivos e, no processo, são suspensos pela mistura. Nesse caso, os dispositivos abrasivos em formato de gota formados a partir de uma pluralidade de grãos abrasivos são unidos na suspensão pelo agente aglutinante. Após os dispositivos abrasivos esféricos terem alcançado uma firmeza suficiente na suspensão, os mesmos são separados dos constituintes líquidos, por exemplo, por decantação ou outros processos.

[004] Subsequentemente, os dispositivos abrasivos esféricos po- dem ser limpos no lado de fora por meio de um solvente e podem então ser secados. Estarão, então, disponíveis para a produção de ferramentas para esmerilhar.

[005] Pela introdução de ar ou de um agente de assopramento na suspensão, uma leve porosidade pode ser determinada nas gotas esféricas que formam os dispositivos abrasivos, o que, em cada caso, deve formar menos que 35% de poros fechados, caso no qual preferivelmente uma faixa de cerca de 7 a 15% de o volume dever ser constituído de poros fechados.

[006] No caso dos ensinamentos descritos no documento de patente alemão DE 26 08 273 A, os dispositivos abrasivos podem, portanto, ser obtidos possuindo um potencial de diâmetro externo consideravelmente restrito na direção descendente e, adicionalmente, os dispositivos abrasivos obtidos dessa forma também podem ser produzidos apenas a partir de frações relativamente grandes de grão abrasivo. Dessa forma, explicitamente, 200 pm são indicados como o menor diâmetro externo para os dispositivos abrasivos e 3 pm são indicados como o menor tamanho médio de grão dos grãos abrasivos.

[007] No entanto, por meio de tais ferramentas para esmerilhar, que são produzidas com dispositivos abrasivos correspondentes, um tratamento de superfície de esmerilhamento muito fino em diversas peças de trabalho não pode ser realizado, tratamento de superfície esse que é desejável particularmente quando da usinagem ou acabamento e camadas de tinta decorativas e aqui particularmente na construção de veículos.

[008] Adicionalmente, a vida útil de tais ferramentas para esmerilhar é limitada.

[009] É, portanto, um objetivo da invenção se produzir dispositivos abrasivos de uma ferramenta para esmerilhar que sejam adequados para uma usinagem por esmerilhamento muito fina das superfícies de peças de trabalho.

[0010] De acordo com a invenção, esse objetivo é alcançado por meio de dispositivos abrasivos que apresentam as características da reivindicação 1. Os mesmos podem ser produzidos por meio de um método de acordo com a reivindicação 15. Modalidades vantajosas e desenvolvimentos adicionais da invenção podem ser alcançados por meio das características indicadas nas reivindicações dependentes.

[0011] Os dispositivos abrasivos para as ferramentas de esmeri-Ihar de acordo com a invenção são formados a partir de grãos abrasivos conectados mutuamente de forma travada no material por meio de um agente aglutinante. Os dispositivos abrasivos possuem um contorno externo pelo menos aproximadamente esférico e uma porosidade de pelo menos 35%. Particularmente e preferivelmente, uma porosidade de mais de 40% pode ser mantida no caso dos dispositivos abrasivos.

[0012] Os mesmos podem ser formados de grãos abrasivos cujo tamanho de partícula está na faixa de entre 0,05 e 10 pm, preferivelmente entre 0,1 e 3 pm.

[0013] Por meio de tais grãos abrasivos pequenos, os dispositivos abrasivos podem então ser fornecidos cujo diâmetro externo está na faixa de entre 10 e 150 pm, preferivelmente entre 25 e 80 pm.

[0014] Para um uso em ferramentas para esmerilhar, uma produção ou uma separação pode ocorrer de forma que uma faixa de diâmetro externo restringida de forma estreita - virtualmente um esmeri-Ihamento constante dos dispositivos abrasivos - seja mantida para os dispositivos abrasivos individuais.

[0015] No caso dos dispositivos abrasivos de acordo com a invenção, um desvio de no máximo 20% em torno de um valor médio para o tamanho de partícula dos grãos abrasivos utilizados para um dispositivo abrasivo deve ser mantido para um tamanho de partícula definido.

[0016] Os dispositivos abrasivos de acordo com a invenção possuindo um contorno externo esférico/em formato de bola podem ser utilizados para ferramentas para esmerilhar caso no qual uma distribuição homogênea dos grãos abrasivos conectados de forma a travar o material por meio de um agente aglutinante foi mantida e, como resultado disso, a porosidade é quase constante através de todo o volume de um dispositivo abrasivo.

[0017] Em outra modalidade, os dispositivos abrasivos construídos de forma correspondente com um contorno externo esférico também podem ser completamente ocos por dentro e formar um envoltório poroso correspondente em torno de uma cavidade dos grãos abrasivos conectados de forma a travar o material. Nesse caso, uma porosidade de pelo menos 35% pode então também ser mantida no envoltório.

[0018] O agente aglutinante utilizado para a conexão de travamen-to de material dos grãos abrasivos deve ter < 10% em massa no caso de um dispositivo abrasivo respectivo, caso no qual as frações de agente aglutinante de < 5% por massa também podem ser suficientes.

[0019] Os grãos abrasivos podem ser selecionados a partir de SiC, Al203 (coríndon), BN, WC/CO, WC, diamante, coríndon zircônio, grau SG (grãos abrasivos como resultado do processo sol-gel ou de sinteri-zação), misturas correspondentes desses compostos químicos estão sendo utilizadas para a produção dos respectivos dispositivos abrasivos.

[0020] Por exemplo, resinas fenólicas diferentes, poliuretano, resinas epóxi, resinas de ureia e PVB (butiral de polivinil) podem ser utilizados como agentes aglutinantes.

[0021] Uma pluralidade de dispositivos abrasivos pode então ser fixada de forma a travar o material em um transportador, como discutido na parte introdutória, em transportadores em forma de faixa ou folha. A fixação por travamento de material pode, nesse caso, novamen- te ser utilizada juntamente com um agente aglutinante, preferivelmente com um agente aglutinante orgânico e, particularmente, preferivelmente, com o mesmo agente aglutinante por meio do qual os grãos abrasivos também foram conectados de forma travada ao material para formar um dispositivo abrasivo.

[0022] Os dispositivos abrasivos podem ter sido fixados na forma de uma única camada de uma disposição equidistante, que é a mais uniforme possível, também em pelo menos uma superfície de um transportador. No entanto, é concebível também se fixar os dispositivos abrasivos em várias camadas em um transportador, ou se aplicar os dispositivos abrasivos como um volume heterogêneo no transportador e fixar os mesmos novamente em forma de travamento de material.

[0023] Em uma modalidade preferida, os dispositivos abrasivos possuindo pelo menos diâmetros externos quase constantes foram montados e fixados em um transportador para uma ferramenta para esmerilhar.

[0024] Após sua produção real, os dispositivos abrasivos podem ser temperado novamente. Isso deve ocorrer em uma faixa de temperatura de entre 150 e 200Ό, preferivelmente aproximadamente a Μ5Ό por um período de duas horas.

[0025] No entanto, tal têmpera também pode ocorrer simultaneamente com a fixação de travamento de material dos dispositivos abrasivos no transportador respectivo juntamente com o estabelecimento da fixação de travamento de material.

[0026] Uma cura de UV dos dispositivos abrasivos após sua produção além de uma configuração fria por meio dos sistemas adequados de agente aglutinante também seria concebível.

[0027] Os dispositivos abrasivos de acordo com a invenção podem ser produzidos por meio de uma suspensão formada a partir de um agente aglutinante, de um solvente e de grãos abrasivos, suspensão na qual, como necessário, outros aditivos também podem ser contidos.

[0028] Em contraste com o estado da técnica, pequenas gotas -aglomerados - são formados a partir de e não na suspensão, a qual o solvente é expelido após a formação da gota, por exemplo, por meio de evaporação.

[0029] Por meio de um tratamento com calor, que também pode ser realizado adicionalmente à expulsão do solvente, a formação dos dispositivos abrasivos então ocorre com o estabelecimento de conexões de travamento de material dos grãos abrasivos adjacentes respectivos por meio de uma ativação correspondente do agente aglutinante utilizado.

[0030] Nesse caso, as gotas, como mencionado acima, não devem ser formadas dentro da suspensão mas em uma atmosfera gasosa, tal como ar ou nitrogênio.

[0031] Isto pode ser alcançado, por exemplo, por um método de secagem por pulverização, secagem por congelamento ou secagem por pulverização e congelamento conhecido per se.

[0032] No entanto, outras possibilidades de produção também são concebíveis, nas quais gotas correspondentemente pequenas surgem de uma suspensão recebida em um receptáculo dentro de uma atmosfera gasosa e subsequentemente, como mencionado acima, o solvente pode ser expulso e a união de travamento de material dos grãos abrasivos de uma gota pode ser realizada por uma ativação correspondente do agente aglutinante utilizado para a formação final de um dispositivo abrasivo. Como resultado do alinhamento esférico especial dos grãos abrasivos individuais na superfície dos dispositivos abrasivos em formação, uma alta aspereza de superfície inicial é evitada.

[0033] As ferramentas para esmerilhar construídas com os dispositivos abrasivos de acordo com a invenção podem agora ser utilizadas para um processamento de alta precisão de superfícies de peça de trabalho, que, como na parte geral da especificação, também foram fornecidas com camadas protetoras adicionais, tal como revestimentos de tinta. Nesse caso, os diâmetros externos muito pequenos obteníveis possuem um efeito vantajoso com relação aos pequenos tamanhos de partículas dos grãos abrasivos utilizados para a produção dos dispositivos abrasivos.

[0034] Particularmente como resultado da porosidade relativamente alta, que pode ser facilmente configurada para até 70%, uma duração estendida de utilização das ferramentas para esmerilhar produzidas com os dispositivos abrasivos de acordo com a invenção também pode ser alcançada visto que o volume de poros abertos correspondentemente disponível pode absorver uma fração de abrasão relativamente e consideravelmente maior do que no caso as soluções conhecidas a partir do estado da técnica.

[0035] Visto que, como regra, os grãos abrasivos individuais dos dispositivos abrasivos individuais não são molhados pelo agente aglu-tinante por toda a superfície em suas respectivas superfícies e, portanto, para efeito da união com travamento de material os grãos abrasivos adjacentes individuais, apenas áreas de superfície pequenas são molhadas pelo agente aglutinante, por meio do qual, por sua vez, a união com travamento de material os grãos abrasivos adjacentes foi estabelecida nos dispositivos abrasivos, grãos abrasivos individuais podem se soltar quando as ferramentas para esmerilhar são utilizadas e novamente expor poros livres para uma absorção adicional de abrasão durante o esmerilhamento.

[0036] A seguir, a invenção será explicada em detalhes por meio de exemplos.

[0037] A figura 1 é uma foto FESEM de um dispositivo abrasivo de acordo com a invenção em uma ampliação e 1,400:1;

[0038] A figura 2 é uma foto FESEM de um dispositivo abrasivo internamente oco em uma aplicação de 1,350:1;

[0039] A figura 3 é um recorte de imagem de uma foto FESEM de uma área parcial de um dispositivo abrasivo de acordo com a invenção em uma ampliação de 5.000:1.

[0040] Antes de as fotos FESEM ilustradas nas figuras 1 a 3 terem sido tiradas, uma preparação ocorreu permitindo a criação da imagem da estrutura interna dos dispositivos abrasivos sem falhas.

[0041] Adicionalmente, as figuras de 1 a 3 demonstram que os dispositivos abrasivos individuais foram produzidos com uma porosi-dade correspondentemente aumentada que pode ser mantida pelo menos acima de 35%, preferivelmente pelo menos a 40% e, como regra, em aproximadamente 70%.

[0042] A figura 2 tem a finalidade de indicar que os dispositivos abrasivos internamente ocos também podem ser facilmente produzidos.

[0043] Para a produção dos dispositivos abrasivos ilustrados nas figuras de 1 a 3, os grãos abrasivos feitos de SiC com um tamanho de partícula de aproximadamente 5 pm são utilizados. Os dispositivos abrasivos produzidos de forma correspondente apresentam um contorno quase esférico com diâmetros externos de aproximadamente 50 pm. Em alguns casos, uma graduação para essa faixa de diâmetro de aproximadamente 50 pm é realizada após a produção dos dispositivos abrasivos.

[0044] Para a produção, suspensões com diferentes agentes aglu-tinantes e também solventes diferentes são preparados.

[0045] Dessa forma, uma suspensão aquosa foi preparada com um agente aglutinante de poliuretano que está presente na suspensão com uma fração de 2 a 4 por cento por massa e os grãos SiC abrasivos indicados. Nesse caso, a fração de Sic na suspensão soma de 40 a 70 por cento de massa.

[0046] Ao invés de um poliuretano, no entanto, resina fenólica (tal como novolac) também pode ser utilizada no agente aglutinante com frações de 2 a 4 por cento por massa para a produção da suspensão, caso no qual a acetona foi adicionada à suspensão como solvente.

[0047] Por meio de secagem por pulverização utilizando um bocal de dois constituintes, os dispositivos abrasivos foram formados a partir dessa suspensão a partir de gotículas da suspensão formada no processo. Nesse caso, o solvente respectivo, tal como água ou acetona, foi primeiro expelido, e o respectivo agente aglutinante foi correspondentemente ativado para a formação da conexão de travamento de material entre os grãos abrasivos adjacentes para os dispositivos abrasivos individuais. Uma temperatura na faixa de 250 a 120 C foi mantida para a secagem/ativação correspondente.

[0048] Subsequentemente, os dispositivos abrasivos foram temperados novamente a uma temperatura de aproximadamente 1750 por aproximadamente duas horas para aumentar sua estabilidade total.

[0049] Os dispositivos abrasivos então apresentaram uma porosi-dade na faixa de entre 60 e 70% e subsequentemente, como endereçado na parte geral da especificação, puderam ser fixados com travamento de material em um transportador correspondente para a produção de ferramentas para esmerilhar.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Dispositivos abrasivos, preferivelmente de uma ferramenta para esmerilhar, os dispositivos abrasivos sendo formados a partir de grãos abrasivos conectados com travamento de material um ao outro por meio de um agente aglutinante, e possuindo um contorno pelo menos quase esférico, caracterizados pelo fato de os dispositivos abrasivos serem unidos por meio de uma resina sintética, tal como resina fenólica, poliuretano, resina epóxi ou polivinil butiral como o agente aglutinante, em que os dispositivos abrasivos possuem uma porosi-dade de pelo menos 35%, e em que os agentes aglutinantes são de cura por UV, de endurecimento relacionado com temperatura ou assentamento a frio.

2. Dispositivos abrasivos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de serem formados a partir de grãos abrasivos possuindo um tamanho de partícula na faixa de entre 0,05 e 10 pm.

3. Dispositivos abrasivos, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizados pelo fato de serem formados a partir de grãos abrasivos possuindo um tamanho de partícula de entre 0,1 a 3 pm.

4. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de o diâmetro externo dos dispositivos abrasivos estar na faixa de entre 10 e 150 pm.

5. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de o diâmetro externo dos dispositivos abrasivos estar na faixa de entre 25 e 80 pm.

6. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de um desvio máximo do tamanho de partícula de 20% ser mantido para os grãos abrasivos de um dispositivo abrasivo.

7. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindi- cações anteriores, caracterizado pelo fato de a porosidade de > 35% ser distribuída de forma homogênea nos dispositivos abrasivos.

8. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de os dispositivos abrasivos serem ocos no interior.

9. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de a fração do agente aglu-tinante de um dispositivo abrasivo ser< 5% em massa.

10. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de os grãos abrasivos serem selecionados a partir de SiC, Al203 (coríndon), BN, WC/Co, WC, diamante, coríndon zircônio, grão SG (grãos abrasivos como resultado do processo sol-gel ou sinterização).

11. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de uma pluralidade de dispositivos abrasivos ser fixada com travamento em material em um transportador.

12. Dispositivos abrasivos, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizados pelo fato de os dispositivos abrasivos serem fixados em um transportador em uma ou várias camadas ou como um volume homogêneo ou heterogêneo.

13. Método de produção de dispositivos abrasivos, como definido em uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de formar pequenas gotas a partir de uma suspensão contendo um agente aglutinante, um solvente e grãos abrasivos; subsequentemente, expelir o solvente a partir das gotas e, por meio de pelo menos um tratamento com calor, ativar o agente aglutinante para estabelecer conexões de travamento em material dos grãos abrasivos adjacentes dos dispositivos abrasivos indivi- duais obtidos a partir de uma única gota.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato dessas gotas serem formadas a partir da suspensão em uma atmosfera gasosa.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de os dispositivos abrasivos serem produzidos por secagem por pulverização.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de os corpos abrasivos serem produzidos por secagem por congelamento ou secagem por congelamento e pulverização.