ES2937436T3 - Artículos abrasivos - Google Patents

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Ignazio Gosamo
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Abstract

Un artículo abrasivo incluye un elemento portador, un componente abrasivo y una región de unión entre el componente abrasivo y el elemento portador. El componente abrasivo incluye partículas abrasivas unidas en una matriz metálica. La matriz metálica incluye una red de poros interconectados sustancialmente llenos de metal aglutinante. La región de unión incluye el metal de unión. La región de unión es una región distinta del elemento portador y es una fase separada del elemento portador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Artículos abrasivos
Campo técnico
La presente invención se refiere, en general, a herramientas y procesos abrasivos para su formación. Más específicamente, la presente invención se refiere a artículos abrasivos.
Técnica anterior
Las mejoras de infraestructura, tales como las carreteras y edificios adicionales, son vitales para la expansión económica continua de las regiones en desarrollo. Adicionalmente, las regiones desarrolladas tienen una necesidad continua de reemplazar la infraestructura anticuada con carreteras y edificios nuevos y ampliados. Como tal, la demanda de construcción permanece alta.
La industria de la construcción utiliza una variedad de herramientas para cortar y moler materiales de construcción. Se requieren herramientas de corte y molienda para retirar o refinar secciones de carreteras. Además, la extracción y preparación de materiales de acabado, tales como las losas de piedra usadas para suelos y fachadas de edificios, requieren herramientas para taladrar, cortar y pulir. Normalmente, estas herramientas incluyen componentes abrasivos unidos a un elemento de soporte, tal como una placa o una rueda. La rotura de la unión entre el componente abrasivo y el elemento de soporte puede requerir reemplazar el componente abrasivo y/o el elemento de soporte, dando como resultado un tiempo de inactividad y pérdida de productividad. Además, la rotura puede plantear un peligro de seguridad cuando las partes del componente abrasivo se expulsan a alta velocidad desde el área de trabajo. Como tal, se desea una unión mejorada entre el componente abrasivo y el elemento de soporte.
A partir del documento UUS 5000273 A se conoce un artículo abrasivo que comprende: un elemento de soporte; un componente abrasivo, el componente abrasivo incluye partículas abrasivas unidas en una matriz metálica, incluyendo la matriz metálica una red de poros interconectados sustancialmente llenos de metal de unión; y una región de unión entre el componente abrasivo y el elemento de soporte, en donde la región de unión es una capa identificable que tiene una fase distinta del elemento de soporte, comprendiendo la región de unión el metal de unión, siendo la región de unión una fase separada del elemento de soporte.
Descripción de la invención
En una realización, se describe un artículo abrasivo tal como se define en la reivindicación 1. Otras realizaciones se definen por las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La presente descripción puede entenderse mejor, y sus numerosas características y ventajas son evidentes para los expertos en la técnica haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Las Figuras 1 a 3 son ilustraciones de herramientas abrasivas a modo de ejemplo.
La Figura 4 es una ilustración de un segmento que contiene abrasivo para montaje en una herramienta.
La Figura 5 es un diagrama esquemático que ilustra un segmento abrasivo antes de la unión.
La Figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra un segmento abrasivo unido a un de soporte.
La Figura 7 es una fotografía de una sección de anillo de soporte preparada mediante un ensamblaje de soldadura. La Figura 8 es una fotografía de una sección de anillo de soporte preparada mediante unión por infiltración.
La Figura 9 es una fotografía de la cuchilla de corte preparada mediante unión por infiltración.
La Figura 10 es una fotografía de un bit de núcleo preparado mediante un ajuste de soldadura.
La Figura 11 es una fotografía de un bit de núcleo preparado mediante soldadura por láser.
La Figura 12 es una fotografía de un bit de núcleo preparado mediante unión por infiltración.
Las Figuras 13 y 14 son mapeos elementales de una sección de anillo de soporte.
El uso de los mismos símbolos de referencia en diferentes dibujos indica artículos similares o idénticos.
Descripción de la(s) realización/realizaciones preferida(s)
Según una realización, la herramienta abrasiva incluye un elemento de soporte y un componente abrasivo. La herramienta abrasiva puede ser una herramienta de corte para cortar materiales de construcción, tales como una sierra para cortar hormigón. Alternativamente, la herramienta abrasiva puede ser una herramienta de esmerilado tal como para triturar hormigón o arcilla cocida o retirar el asfalto. El elemento de soporte puede ser un disco metálico sólido, un anillo, una sección de anillo o una placa. El componente abrasivo puede incluir partículas abrasivas incrustadas en una matriz metálica. La matriz metálica puede tener una red de poros o poros interconectados que se llenan parcial o sustancialmente con un infiltrante. Una región de unión puede estar entre el elemento de soporte y el componente abrasivo y puede contener un metal de unión. El metal de unión en la región de unión puede ser continuo con el relleno de la red de poros interconectados.
En una realización a modo de ejemplo, un componente abrasivo incluye partículas abrasivas incrustadas en una matriz metálica que tiene una red de poros interconectados. Las partículas abrasivas pueden ser un superabrasivo tal como diamante o nitruro de boro cúbico. Las partículas abrasivas pueden tener un tamaño de partícula de no menos de aproximadamente 400 de malla de E E . U u . , tal como no menos de aproximadamente 100 de malla de EE.UU., tal como entre aproximadamente 25 y 80 de malla de EE.UU. Dependiendo de la aplicación, el tamaño puede estar entre aproximadamente 30 y 60 de malla de EE.UU. Las partículas abrasivas pueden estar presentes en una cantidad entre aproximadamente el 2 % en volumen y aproximadamente el 50 % en volumen. Además, la cantidad de partículas abrasivas puede depender de la aplicación. Por ejemplo, un componente abrasivo para una herramienta de molienda o pulido puede incluir entre aproximadamente 3,75 y aproximadamente el 50 % en volumen de partículas abrasivas. Alternativamente, un componente abrasivo para una herramienta de corte puede incluir entre aproximadamente el 2 % en volumen y el 6,25 % en volumen de partículas abrasivas. Además, un componente abrasivo para la perforación de núcleo puede incluir entre aproximadamente el 6,25 % en volumen y el 20 % en volumen de partículas abrasivas.
La matriz metálica puede incluir hierro, aleación de hierro, tungsteno, cobalto, níquel, cromo, titanio, plata y cualquier combinación de los mismos. En un ejemplo, la matriz metálica puede incluir un elemento de tierras raras tal como cerio, lantano y neodimio. En otro ejemplo, la matriz metálica puede incluir un componente resistente al desgaste tal como carburo de tungsteno. La matriz metálica puede incluir partículas de componentes individuales o partículas sometidas a aleación previamente. Las partículas pueden ser de entre aproximadamente 1,0 micrómetros y aproximadamente 250 micrómetros.
En una realización a modo de ejemplo, la composición de metal de unión puede incluir cobre, un bronce de cobreestaño, una aleación de cobre-estaño-cinc o cualquier combinación de los mismos. El bronce de cobre-estaño puede incluir un contenido de estaño no superior a aproximadamente el 20 % en peso, tal como no superior a aproximadamente el 15 % en peso. De manera similar, la aleación de cobre-estaño-cinc puede incluir un contenido de estaño no superior a aproximadamente el 20 % en peso, tal como no superior a aproximadamente el 15 % en peso, y un contenido de cinc no superior a aproximadamente el 10 % en peso.
Según las realizaciones en el presente documento, la región de unión puede formar una capa interfacial identificable que tiene una fase distinta tanto del de soporte subyacente como del componente abrasivo. La composición de metal de unión está relacionada con la composición de infiltrante que tiene un cierto grado de comunes de especies elementales. Cuantitativamente, una diferencia porcentual en peso elemental entre la composición de metal de unión y la composición de infiltrante no supera el 20 por ciento en peso. La diferencia porcentual en peso elemental se define como el valor absoluto de la diferencia en el contenido en peso de cada elemento contenido en la composición de metal de unión con respecto a la composición de infiltrante.
A modo de ejemplo únicamente, en una realización que tiene una (i) composición de metal de unión que contiene el 85 por ciento en peso de Cu, el 10 por ciento en peso de Sn y el 5 por ciento en peso de Zn, y (ii) una composición de infiltrante que contiene el 82 por ciento en peso de Cu, el 17 por ciento en peso de Sn y el 1 por ciento en peso de Zn, la diferencia porcentual en peso elemental entre la composición de metal de unión y la composición de infiltrante para Cu es del 5 por ciento en peso, para Sn es del 7 por ciento en peso y para Zn es del 4 por ciento en peso. La diferencia porcentual en peso elemental máximo entre la composición de metal de unión y la composición de infiltrante es, por consiguiente, del 7 por ciento en peso.
Otras realizaciones tienen relaciones de composición más cercanas entre la composición de metal de unión y la composición del infiltrante. La diferencia porcentual en peso elemental entre la composición de metal de unión y la composición de infiltrante puede, por ejemplo, no superar el 15 por ciento en peso, el 10 por ciento en peso, el 5 por ciento en peso, o no superar el 2 por ciento en peso. Una diferencia porcentual en peso elemental de aproximadamente cero representa la misma composición que constituye la región de unión y el infiltrante. Los valores elementales anteriores pueden medirse mediante cualquier medio analítico adecuado, incluyendo análisis elemental de microsonda, e ignora la aleación que podría tener lugar a lo largo de áreas en las que el infiltrante entra en contacto con la matriz metálica.
Volviendo a los detalles del proceso mediante el cual puede fabricarse el componente abrasivo, se pueden combinar partículas abrasivas con una matriz metálica para formar una mezcla. La matriz metálica puede incluir hierro, aleación de hierro, tungsteno, cobalto, níquel, cromo, titanio, plata o cualquier combinación de los mismos. En una realización, la matriz metálica puede incluir un elemento de tierras raras, tal como cerio, lantano y neodimio. En otra realización, la matriz metálica puede incluir un componente resistente al desgaste, tal como carburo de tungsteno. La matriz metálica puede incluir partículas metálicas de entre aproximadamente 1 micrómetro y 250 micrómetros. La matriz metálica puede incluir una mezcla de partículas de los componentes de la matriz metálica o pueden ser partículas sometidas a aleación previamente de la matriz metálica. Dependiendo de la aplicación, la composición de la matriz metálica puede variar.
En una realización, la matriz metálica puede adaptarse a la fórmula (WC)wWxFeyCrzX(1-w-x-y-z), en donde 0<w<0,8, 0<x<0,7, 0<y<0,8, 0<z<0,05, w+x+y+z<1, y X puede incluir otros metales tales como cobalto y níquel.
En otra realización, la matriz metálica puede adaptarse a la fórmula (WC)wWxFeyCrzAgvX(1-v-w-x-y-z), en donde 0<w<0,5, 0<x<0,4, 0<y<1,0, 0<z<0,05, 0<v<0,1, v+w+x+y+z<1, y X puede incluir otros metales tales cobalto y níquel.
Las partículas abrasivas pueden ser un superabrasivo, tal como diamante, nitruro de boro cúbico (CBN), o cualquier combinación de los mismos. Las partículas abrasivas pueden estar presentes en una cantidad entre aproximadamente el 2 % en volumen y aproximadamente el 50 % en volumen. Además, la cantidad de partículas abrasivas puede depender de la aplicación. Por ejemplo, un componente abrasivo para una herramienta de molienda o pulido puede incluir entre aproximadamente 3,75 y aproximadamente el 50 % en volumen de partículas abrasivas. De forma alternativa, un componente abrasivo para una herramienta de corte puede incluir entre aproximadamente 2 % en volumen y 6,25 % en volumen de partículas abrasivas. Además, un componente abrasivo para la perforación de núcleo puede incluir entre aproximadamente el 6,25 % en volumen y el 20 % en volumen de partículas abrasivas. Las partículas abrasivas pueden tener un tamaño de partícula inferior a aproximadamente 400 de malla de EE. UU., tal como no menos de aproximadamente 100 de malla de EE. UU., tal como entre aproximadamente 25 y 80 de malla de EE. UU. Dependiendo de la aplicación, el tamaño puede estar entre aproximadamente 30 y 60 de malla de EE. UU.
La mezcla de matriz metálica y partículas abrasivas puede prensarse, tal como mediante prensado en frío, para formar un componente abrasivo poroso. Por ejemplo, el prensado en frío puede llevarse a cabo a una presión de entre aproximadamente 50 kN/cm2 (500 MPa) y aproximadamente 250 kN/cm2 (2500 MPa). El componente abrasivo poroso resultante puede tener una red de poros interconectados. En un ejemplo, el componente abrasivo poroso puede tener una porosidad entre aproximadamente el 25 y el 50 % en volumen.
En una realización, una preforma de herramienta puede ensamblarse apilando un elemento de soporte, una lengüeta de unión y el componente abrasivo. El elemento de soporte puede estar en forma de un anillo, una sección de anillo, una placa o un disco. El elemento de soporte puede incluir aleaciones de acero termotratables, tales como 25CrMo4, 75Cr1, C60 o aleaciones de acero similares para elementos de soporte con secciones transversales delgadas o acero de construcción simple como St 60 o similares para elementos de soporte gruesos. El elemento de soporte puede tener una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 600 N/mm2. El elemento de soporte puede formarse mediante una variedad de técnicas metalúrgicas conocidas en la técnica.
El trozo de unión puede incluir un metal de unión que tiene una composición de metal de unión. La composición de metal de unión puede incluir cobre, un bronce de cobre-estaño, una aleación de cobre-estaño-cinc o cualquier combinación de los mismos. La composición de metal de unión puede incluir además titanio, plata, manganeso, fósforo, aluminio, magnesio o cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, el metal de unión puede tener un punto de fusión entre aproximadamente 900 0C y aproximadamente 1200 0C.
En una realización, el trozo de unión puede formarse presionando en frío un polvo del metal de unión. El polvo puede incluir partículas de componentes individuales o partículas sometidas a aleación previamente. Las partículas pueden tener un tamaño no superior a aproximadamente 100 micrómetros. Alternativamente, el trozo de unión puede formarse por otras técnicas metalúrgicas conocidas en la técnica.
La preforma de herramienta puede calentarse hasta una temperatura por encima del punto de fusión del metal de unión, pero por debajo del punto de fusión de la matriz metálica y el elemento de soporte. Por ejemplo, la temperatura puede estar entre aproximadamente 900 0C y aproximadamente 1200 0C. La preforma de herramienta puede calentarse en una atmósfera reductora. Normalmente, la atmósfera reductora puede contener una cantidad de hidrógeno para reaccionar con oxígeno. El calentamiento puede llevarse a cabo en un horno, tal como un horno discontinuo o un horno de túnel.
En una realización, como se funde el metal de unión, el metal de unión líquido se introduce en la red de poros interconectados del componente abrasivo, tal como a través de la acción capilar. El metal de unión puede infiltrarse y llenar sustancialmente la red de poros interconectados. El componente abrasivo densificado resultante puede no ser inferior a aproximadamente el 96 % denso. La cantidad de metal de unión que infiltra el componente abrasivo puede estar entre aproximadamente el 20 % en peso y el 45 % en peso del componente abrasivo densificado. Una parte del metal de unión puede permanecer entre el componente abrasivo y el elemento de soporte de modo que se forme una región de unión que consiste esencialmente en el metal de unión entre el elemento de soporte y el componente abrasivo. La región de unión puede ser una región identificable distinta del elemento de soporte y el componente abrasivo. La región de unión puede incluir al menos aproximadamente el 90 % en peso de metal de unión, tal como al menos aproximadamente el 95 % en peso de metal de unión, tal como al menos aproximadamente el 98 % en peso de metal de unión. El metal de unión puede ser continuo en toda la región de unión y el componente abrasivo densificado.
La Figura 1 ilustra un disco de corte 100. El disco de corte 100 incluye un elemento de soporte en forma de disco 102 y una pluralidad de componentes abrasivos 104 unidos al elemento de soporte 102. Una región de unión 106 puede estar entre el elemento de soporte 102 y los componentes abrasivos 104.
La Figura 2 ilustra una herramienta de perforación de núcleo 200. La herramienta de perforación de núcleo incluye un elemento de soporte en forma de anillo 202 y una pluralidad de componentes abrasivos 204 unidos al elemento de soporte 202. Una región de unión 206 puede estar entre el elemento de soporte 202 y los componentes abrasivos 204.
La Figura 3 ilustra una sección de anillo de molienda 300. La herramienta incluye un elemento de soporte 302 con forma de sección de anillo que puede unirse, tal como mediante atornillado a un anillo de soporte y una pluralidad de componentes abrasivos 304 unidos al elemento de soporte 302. Una región de unión 306 puede estar entre el elemento de soporte 302 y los componentes abrasivos 304.
La Figura 4 ilustra un segmento que contiene abrasivo 400. El segmento que contiene abrasivo puede unirse, tal como mediante atornillado, a una herramienta. El segmento que contiene abrasivo incluye un elemento de soporte 402 y una pluralidad de componentes abrasivos 404 unidos al elemento de soporte 402. Una región de unión 406 puede estar entre el elemento de soporte 402 y los componentes abrasivos 404.
La Figura 5 ilustra un componente abrasivo 500 a modo de ejemplo. El componente abrasivo incluye partículas de matriz metálica 502 y partículas abrasivas 504. Entre las partículas de matriz metálica 502, el componente abrasivo 500 incluye una red de poros interconectados 506.
La Figura 6 ilustra una herramienta abrasiva 600 a modo de ejemplo. La herramienta abrasiva 600 incluye un componente abrasivo densificado 602 unido a un elemento de soporte 604. El componente abrasivo densificado incluye partículas de matriz metálica 606 y partículas abrasivas 608. En el componente abrasivo densificado 602, el metal de unión 610 ha infiltrado en la red de poros interconectados y llena el espacio entre las partículas de matriz metálica 606. Además, la herramienta 600 incluye una zona de unión 612 que consiste esencialmente en metal de unión 614. El metal de unión 614 de la zona de unión 612 es continuo con el metal de unión 610 del componente abrasivo densificado 602.
Ejemplos
Ejemplo 1
Por ejemplo, la muestra 1, una sección de anillo de molienda se prepara tal como sigue. Un componente abrasivo convencional se ajusta mediante soldadura a una sección de anillo de soporte. El componente abrasivo convencional se forma presionando en frío de una mezcla del 2,13 % en peso de partículas abrasivas de diamante y el 67,3 % en peso de composición de metal. Las partículas abrasivas de diamante son ISD 1600 que tienen un tamaño de partícula entre 30 de malla de EE.UU. y 50 de malla de EE.UU. La composición metálica incluye el 40,0 % en peso de carburo de tungsteno, el 59,0 % en peso de metal de tungsteno y el 1,0 % en peso de cromo. El componente abrasivo se infiltra con un infiltrante basado en cobre. El componente abrasivo infiltrado totalmente densificado se ajusta entonces por soldadura a una sección de anillo de soporte usando una aleación de soldadura Degussa 4900. La muestra 1 se muestra en la Figura 7.
La muestra 2 se prepara mediante unión por infiltración de un componente abrasivo a una sección de anillo de soporte. El componente abrasivo se forma presionando en frío de una mezcla del 2,13 % en peso de partículas abrasivas de diamante y el 67,3 % en peso de composición de metal. Las partículas abrasivas de diamante son ISD 1600 que tienen un tamaño de partícula entre 30 de malla de EE.UU. y 50 de malla de EE.UU. La composición metálica incluye el 40 % en peso de carburo de tungsteno, el 59 % en peso de metal de tungsteno y el 1 % en peso de cromo. El componente abrasivo, el anillo de soporte y un trozo de metal de unión se colocan en un horno para fundir el metal de unión. El metal de unión basado en cobre infiltra el componente abrasivo formando un componente abrasivo densificado unido a la sección del anillo de soporte. La muestra 2 se muestra en la Figura 8.
Se determinan resistencias a la flexión destructivas para la muestra 1 y la muestra 2 midiendo un par de torsión requerido para retirar el componente abrasivo de la sección de anillo de soporte. La prueba a la flexión destructiva se lleva a cabo usando el procedimiento de prueba definido en la sección 6.2.4.2 de la norma europea EN 13236:2001, requisitos de seguridad para superabrasivos. La resistencia a la flexión destructiva de la muestra 1 es de 350 N/mm2. La resistencia a la flexión destructiva de la muestra 2 es mayor de 600 N/mm2.
Adicionalmente, el mapeo elemental se realiza en la muestra 2. Las secciones transversales de la región de unión y el componente abrasivo infiltrado se pulen y se someten a mapeo elemental mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). La cantidad de Fe, Cu y W se mapea en cada región. La Figura 13 muestra el mapeo elemental de la región de unión. El componente abrasivo 1302 está unido al de soporte 1304 mediante una capa de unión de Cu 1306. La Figura 14 muestra el mapeo elemental del componente abrasivo. El mapeo elemental demuestra que la composición del infiltrante dentro del componente abrasivo es principalmente Cu con aproximadamente el 2 % en peso de Fe.
Ejemplo 2
Por ejemplo, la muestra 3 es una cuchilla de corte preparada mediante sinterización directa de un componente abrasivo a un elemento de soporte de acero. El componente abrasivo incluye el 1,25 % en peso de partículas abrasivas de diamante, el 59,3 % en peso de cobre, el 6,6 % en peso de Sn, el 3,6 % en peso de níquel, y el 29,2 % en peso de hierro. Las partículas abrasivas de diamante son SDB45+ que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 40 de malla de e E . U U . y 60 de malla de EE.UU.
La muestra 4 es una cuchilla de corte preparada mediante soldadura por láser de un componente abrasivo a un elemento de soporte de acero. El componente abrasivo incluye el 1,25 % en peso de partículas abrasivas de diamante, el 44,0 % en peso de cobre, el 38,1 % en peso de hierro, el 7,9 % en peso de estaño, el 6,0 % en peso de latón, el 2,8 % en peso de un soporte libre de diamante. Las partículas abrasivas de diamante son SDB45+ que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 40 de malla de EE.UU. y 60 de malla de EE.UU. El soporte libre de diamante incluye el 47,9 % en peso de bronce, el 13,0 % en peso de níquel y el 39,0 % en peso de hierro.
La muestra 5 es una cuchilla de corte preparada mediante la unión de infiltración de un componente abrasivo a un elemento de soporte de acero. El componente abrasivo se forma presionando en frío una mezcla del 1,25 % en peso de partículas abrasivas de diamante y el 74,4 % en peso de composición de metal. Las partículas abrasivas de diamante son SDB45+ que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 40 de malla de EE.UU. y 60 de malla de EE.UU. La composición metálica incluye el 80,0 % en peso de hierro, el 7,5 % en peso de níquel y el 12,5 % en peso de bronce. El componente abrasivo, el anillo de soporte y un trozo de metal de unión se colocan en un horno para fundir el metal de unión. El metal de unión basado en cobre infiltra el componente abrasivo formando un componente abrasivo densificado unido al disco de soporte. La muestra 5 se muestra en la Figura 9.
La resistencia a la flexión destructiva se determina midiendo el par de torsión requerido para retirar el componente abrasivo del elemento de soporte de acero. La prueba se repite varias veces para cada una de las muestras 3-5, tal como se muestra en la tabla 1. la prueba de resistencia a la flexión destructiva se lleva a cabo usando los principios de prueba definidos en la sección 6.2.4.2 de la norma europea EN13236:2001, requisitos de seguridad para superabrasivos.
Tabla 1
Figure imgf000006_0001
Ejemplo 3
La muestra 6 es un bit de núcleo preparado mediante soldadura de un componente abrasivo sinterizado a un anillo de soporte. El componente abrasivo incluye el 2,43 % en peso de partículas abrasivas de diamante, el 32,7 % en peso de hierro, el 5,4 % en peso de plata, el 2 % en peso de cobre, el 57,5 % en peso de cobalto, y un soporte basado en hierro libre de diamante. Las partículas abrasivas de diamante son ISD 1700 que tienen un tamaño de partícula entre aproximadamente 40 de malla de EE.UU. y 50 de malla de EE.UU. La muestra 6 se muestra en la Figura 10.
La muestra 7 es un bit de núcleo preparado mediante soldadura por láser de un componente abrasivo sinterizado a un anillo de soporte. El componente abrasivo incluye el 2,43 % en peso de partículas abrasivas de diamante, el 32,7 % en peso de hierro, el 5,4 % en peso de plata, el 2 % en peso de cobre, el 57,5 % en peso de cobalto, y un soporte basado en hierro libre de diamante. Las partículas abrasivas de diamante son ISD 1700 que tienen un tamaño de partícula entre aproximadamente 40 de malla de EE.UU. y 50 de malla de EE.UU. La muestra 7 se describe en la Figura 11.
La muestra 8 es un bit de núcleo preparado por la unión de infiltración de un componente abrasivo a un anillo de soporte. El componente abrasivo se forma presionando en frío una mezcla del 2,43 % en peso de partículas abrasivas de diamante y el 60,7 % en peso de composición de metal. La composición metálica incluye el 99,0 % en peso de tungsteno y 1,0 % el en peso de cromo. El componente abrasivo, el anillo de soporte y un trozo de metal de unión se colocan en un horno para fundir el metal de unión. El metal de unión infiltra el componente abrasivo formando un componente abrasivo densificado unido al anillo de soporte. La muestra 8 se muestra en la Figura 12.
La resistencia a la flexión destructiva se determina midiendo el par de torsión requerido para retirar el componente abrasivo del anillo de soporte. La prueba se repite varias veces para cada una de las muestras 6-8, tal como se muestra en la tabla 2. La prueba de resistencia a la flexión destructiva se lleva a cabo usando los principios de prueba definidos en la sección 6.2.4.2 de la norma europea EN 13236:2001, requisitos de seguridad para superabrasivos.
Tabla 2
Figure imgf000007_0001
La tabla 3 muestra una comparación de la resistencia a la flexión destructiva con respecto a la anchura de unión. La anchura de unión es el grosor del elemento de soporte. Por ejemplo, la anchura de unión para un bit de núcleo es la anchura del tubo de acero al que se une el componente abrasivo. Los elementos de soporte unidos por infiltración logran una resistencia a la flexión destructiva similar a o mayor que una resistencia a la flexión destructiva previamente alcanzable solamente a través de soldadura por láser. Puede determinarse una resistencia a la flexión destructiva normalizada por anchura de una composición formando una herramienta que tiene un grosor de unión de 2 mm y midiendo la resistencia a la flexión destructiva tal como se describió anteriormente. La resistencia a la flexión destructiva normalizada por anchura para una composición unida por infiltración es mayor de aproximadamente 800 N/mm2.
Tabla 3
Figure imgf000007_0002

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un artículo abrasivo que comprende: un elemento de soporte (102, 202, 302, 402); un componente abrasivo (104, 204, 304, 404), el componente abrasivo incluye partículas abrasivas unidas en una matriz metálica, incluyendo la matriz metálica una red de poros interconectados sustancialmente llenos de metal de unión; y una región de unión (106, 206, 306, 406) entre el componente abrasivo y el elemento de soporte, en donde la región de unión (106, 206, 306, 406) es una capa identificable que tiene una fase distinta del elemento de soporte (102, 202, 302, 402) y el componente abrasivo (104, 204, 304, 404), comprendiendo la región de unión (106, 206, 306, 406) el metal de unión, siendo la región de unión una fase separada del elemento de soporte (102, 202, 302, 402).
  2. 2. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde la composición de metal de unión incluye un metal seleccionado del grupo que consiste en cobre, un bronce de cobre-estaño, una aleación de cobre-estañocinc y cualquier combinación de los mismos.
  3. 3. El artículo abrasivo según la reivindicación 2, en donde el bronce de cobre-estaño incluye un contenido de estaño no superior a aproximadamente el 20 %.
  4. 4. El artículo abrasivo según la reivindicación 2, en donde el bronce de cobre-estaño incluye un contenido de estaño no superior a aproximadamente el 15 %.
  5. 5. El artículo abrasivo según la reivindicación 2, en donde la aleación de cobre-estaño-cinc incluye un contenido de estaño no superior a aproximadamente el 20 % y un contenido de cinc no superior a aproximadamente el 10 %.
  6. 6. El artículo abrasivo según la reivindicación 2, en donde la composición de metal de unión incluye además titanio, plata, manganeso, fósforo, aluminio, magnesio, o cualquier combinación de los mismos.
  7. 7. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde la región de unión consiste esencialmente en metal de unión.
  8. 8. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde la región de unión incluye al menos aproximadamente el 90 % en peso de metal de unión.
  9. 9. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde el artículo abrasivo tiene una resistencia a la flexión destructiva de al menos aproximadamente 500 N/mm2.
  10. 10. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde las partículas abrasivas incluyen partículas superabrasivas.
  11. 11. El artículo abrasivo según la reivindicación 10, en donde las partículas superabrasivas incluyen diamante.
  12. 12. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde las partículas abrasivas están en una cantidad entre aproximadamente el 2 % en volumen y el 50 % en volumen del componente abrasivo.
  13. 13. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde la matriz metálica incluye un metal seleccionado del grupo que consiste en hierro, aleación de hierro, tungsteno, cobalto, níquel, cromo, titanio, plata, y cualquier combinación de los mismos.
  14. 14. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde el componente abrasivo tiene una porosidad de entre aproximadamente el 25 % y el 50 %.
  15. 15. El artículo abrasivo según la reivindicación 1, en donde el metal de unión llena sustancialmente la red de poros interconectados para formar un componente abrasivo densificado que tiene una densidad de al menos aproximadamente el 96 % denso.
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