UN PROCESO PARA HACER UN ELEMENTO DE PERLA DE ABRASIÓN ANULAR PARA UN ALAMBRE DE CORTE PARA CORTAR MATERIALES RELATIVAMENTE
DUROS La presente invención se refiere a un proceso para hacer un elemento de perla de abrasión anular para un alambre de corte para cortar materiales relativamente duros, tal como materiales de piedra. Como se sabe, para cortar materiales de piedra, durante algún tiempo se han utilizado los llamados "alambres con perlas", en los cuales también se prevé el uso de diamantes como material abrasivo. Los alambres con perlas se utilizan en máquinas denominadas "máquinas con alambre" que generalmente comprenden dos o más poleas de bobinado para el alambre o alambres de perlas, al menos una de las poleas está motorizada. Una de las secciones del alambre de perlas entre una polea de bobinado y la otra se pone en contacto con la pieza o piezas de trabajo (generalmente bloques de mármol, granito y similares) , y la fuerza motriz entre el bloque y el alambre puede ser impartida al alambre de perlas o a la pieza de trabajo. Si luego se utiliza alambre con perlas de diamantes, se pueden lograr alturas de corte claramente mayores que las alcanzadas, por ejemplo, por los discos de diamantes de grandes dimensiones, dado que los alambres de corte en general son más delgados y más precisos que los discos, y por lo tanto, aseguran un gasto de energía menor, manteniéndose igual la profundidad del corte. Los alambres de diamante convencionales en general están compuestos de un cable de acero de filamentos altamente resistentes al cual están sujetas las llamadas "perlas" (diamantes) con forma de anillos y que poseen un diámetro y una longitud del orden de 10 mm. Para la producción de las perlas de diamantes, una mezcla de un material metálico en polvo (diseñado para formar una matriz de perlas) y un material abrasivo en gránulos generalmente se prensa en frío para obtener un bloque compacto, llamado en la jerga "preformado en frío", formado con un orificio pasante para insertar allí un elemento de soporte substancialmente cilindrico. Sin embargo, el conjunto de elemento de bloque-soporte obtenido de esta manera no sería adecuado para utilizar como una perla en un alambre de corte . El preformado en frío con su elemento de soporte luego debe someterse a una operación de sinterización, por ejemplo, "sinterización sin prensado en caliente", denominado en la jerga "sinterización libre", "sinterización isostática" o "sinterización con grafito" . La sinterización sin prensado en caliente se lleva a cabo a una presión casi atmosférica, sometiendo el preformado en frío con su elemento de soporte metálico a uno o más pasos de calentamiento. Por otra parte, en el caso de la sinterización isostática y la sinterización con grafito, el preformado con su elemento de soporte metálico es sometido a un paso de compactación con presión y posiblemente a un paso de calentamiento . Durante el paso de sinterización, se forman uniones sólidas entre los gránulos adyacentes de la matriz con la consiguiente eliminación progresiva de las zonas de aire entre los mismos gránulos y de este modo con la reducción de la energía superficial de los gránulos simples, de manera que las características mecánicas del producto se mejoran una vez sinterizado . Después del paso de sinterización, normalmente se forma un orificio pasante longitudinal en el elemento de soporte de metal, preferentemente un orificio roscado, obteniendo así un elemento o perla anular. En este punto, un cable de metal con filamentos se inserta en la perla hecha de esta forma y la sección de alambre con la perla o perlas se carga en un molde de inyección en el cual se inyecta material plástico y se moldea en al menos cada perla, la cual se fija así de manera estable al cable de acero. La rosca interna de cada perla junto con la acción de fijación del material plástico inyectado asegura que la perla misma no gire con respecto al cable de filamentos durante el corte. La obtención de un alambre de corte conforme con las soluciones técnicas descriptas más arriba incluye, por lo tanto, el uso de un soporte de metal, que sirve solamente para fijar la matriz que contiene el abrasivo de cada perla al cable de filamentos, pero no tiene ningún rol activo en el paso de corte. El uso del elemento de soporte de metal entonces involucra una operación de perforación y de posible roscado, que necesariamente conduce a costos adicionales, así como a mayores dificultades y tiempos más prolongados para la producción del alambre de corte. Las perlas usadas actualmente tienen además un núcleo interno, es decir, el elemento de soporte de metal, que durante el uso no tiene ninguna función de corte ya que una vez desgastado el recubrimiento externo abrasivo, la acción de corte del alambre comienza a disminuir, cuando tal vez la mayor parte de las otras perlas todavía están "activas" para el corte. La presencia, entonces, del elemento de soporte de metal también exige gran precaución para llevar a cabo los pasos de sinterizado, ya que existe el riesgo de una excesiva deformación que puede provocar la fractura de la matriz. El objeto principal, por lo tanto, de la presente invención es proporcionar un proceso para hacer un elemento o perla de abrasión anular para un alambre de corte para cortar materiales relativamente duros, que no requiere la presencia de un elemento de soporte para cada perla.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para hacer un elemento o perla de abrasión anular para un alambre de corte para cortar materiales relativamente duros, que asegure una economía considerable de materiales con respecto a los métodos utilizados en la actualidad. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para hacer un elemento o perla de abrasión anular para un alambre de corte para cortar materiales relativamente duros, que se pueda lograr a costos competitivos con respecto a los métodos utilizados en la actualidad. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para la producción de un alambre de corte que se puede fabricar de manera más rápida y fácil con respecto a los métodos utilizados hasta ahora. De acuerdo a un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para hacer un elemento o perla de abrasión anular para un alambre de corte para cortar materiales relativamente duros, que comprende la siguiente secuencia de pasos : - cargar una mezcla de polvo de material metálico y material granular abrasivo en al menos un asiento anular de un primer molde; - formar la mezcla en el molde, obteniendo así al menos un elemento anular formado con una abertura pasante interna - sinterizar cada elemento anular formado para obtener un elemento de abrasión anular terminado. De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para hacer un alambre de corte para cortar materiales de piedra que comprende la siguiente secuencia de pasos: insertar al menos un elemento de abrasión anular terminado, obtenido con un proceso conforme a la presente invención, en al menos una sección de un cable; - pre-arreglar la al menos una sección de cable que incluye al menos un elemento anular en al menos un asiento de un segundo molde y - moldear al menos un material plástico moldeable en cada elemento anular terminado sobre el cable de manera que cada elemento de abrasión anular esté fijado de manera estable en su posición al cable. De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para hacer un alambre de corte para cortar materiales de piedra que comprende la siguiente secuencia de pasos: - pre-arreglar al menos un elemento de abrasión anular terminado obtenido con un proceso conforme a la presente invención en al menos un asiento de un segundo molde;
- insertar la al menos una sección de un cable en el al menos un elemento de abrasión anular prearreglado en el al menos un asiento de un segundo molde y - moldear al menos un material plástico moldeable en cada elemento anular terminado sobre el cable por lo cual cada elemento de abrasión anular está fijado de manera estable en su posición al cable. Otros aspectos y ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de varias realizaciones actualmente preferidas de la misma, dada solamente a modo de ejemplos no limitativos, en relación con los dibujos adjuntos, en los cuales: La Figura 1 es una vista en planta con las partes en sección transversal de un molde para obtener un alambre de corte conforme a la presente invención; La Figura 2 es una vista en planta de un elemento de abrasión anular conforme a la presente invención; La Figura 3 es una vista en sección longitudinal tomada a lo largo de la línea III -III de la Figura 2; La Figura 4 es una vista en sección transversal longitudinal de un cable de metal de filamentos insertado en un elemento de abrasión anular similar al de la Figura 2. Las Figuras 5, 6 y 7 son vistas similares a la 2, 3 y 4, respectivamente, de otra realización del elemento de abrasión anular conforme a la presente invención;
Las Figuras 8, 9 y 10 son vistas similares a la 2, 3 y 4, respectivamente, de otra realización de un elemento de abrasión anular conforme a la presente invención; La Figura 11 es una vista lateral de una sección del cable de metal de filamentos insertado en un elemento anular conforme a la presente invención; La Figura 12 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea XII-XII de la Figura 11; La Figura 13 es una vista lateral de un alambre de corte conforme a la presente invención; La Figura 14 es una vista lateral con porciones recortadas del alambre de la Figura 13 recubiertas en las porciones o longitudes de cable entre dos elementos de abrasión anulares adyacentes; y La Figura 15 es una vista lateral con porciones recortadas de un alambre de corte conforme a la presente invención; En los dibujos, las partes o componentes similares o equivalentes se marcaron con los mismos números de referencia. Un proceso para hacer un elemento o perla de abrasión anular 1 para cortar alambres conforme a la presente invención comprende la siguiente secuencia de pasos : - cargar una mezcla de material metálico en polvo y material granular abrasivo en al menos un asiento anular de un molde; y - prensar la mezcla en el molde, obteniendo así al menos un elemento en forma anular con una abertura pasante. Así se obtiene un elemento semi -terminado o preformado prensado en frío, es decir, un elemento anular como asiento del molde se forma tal que el elemento preformado tiene una pared interna la que delimita una abertura pasante preferentemente longitudinal. El elemento preformado obtenido de esta manera finalmente es sometido a un proceso de sinterización, con lo cual se obtiene un elemento anular terminado. Preferentemente, el material de metal en polvo es en forma de polvo o aglomerados con polvo. Ventajosamente, el prensado es un prensado en frío. El proceso de sinterización es preferentemente un proceso de sinterización efectuado sin prensado en caliente aproximadamente a presión atmosférica. Un elemento anular o perla 1 obtenido con el proceso se puede fijar a un cable, por ejemplo, un cable de metal de filamentos o hecho de fibras de carbón o Kevlar, mediante la inserción de un elemento anular terminado, obtenido con un proceso según la presente invención, sobre una sección de cable, por ejemplo, una sección de un cable de metal de filamentos o que comprende fibras de carbón y/o Kevlar, pre-arreglando la sección de cable de metal sobre la que descansa al menos un material plástico PM moldeable en cada elemento anular terminado sobre el cable, obteniendo así una porción de un alambre de corte FT. El material plástico por lo tanto actuará como agente de unión entre cada elemento anular 1 y cable 2, también siendo insertada ventajosamente en el espacio de aire I delimitado entre cada elemento anular 1 y el cable 2 (Figura 4) . Además es posible inyectar un material plástico o similar en las longitudes de cable entre dos perlas adyacentes a fin de evitar que el cable se dañe durante las operaciones de corte . Es posible, en primer lugar, prearreglar los elementos anulares o perlas en un molde y solamente después de ello insertar el cable en el elemento o elementos anulares en el molde . Es más, solamente los picos 3a están previstos para alimentar material plástico en los elementos anulares o tales picos pueden preverse en combinación con los picos 3b para alimentar material plástico a las longitudes de cable entre dos elementos anulares consecutivos o puede haber un solo pico para alimentar el material sobre toda la porción de cable en el asiento del molde.
Los materiales adecuados como material de metal son el cobalto, hierro, cobre, estaño, tungsteno, titanio, níquel y sus aleaciones, por ejemplo, bronce. Preferentemente, el material abrasivo comprende gránulos de al menos un componente del grupo que comprende diamantes industriales, carburo de tungsteno, carburo de silicona, corindón rojo-marrón, nitruro de boro, carburo de boro. Los materiales adecuados como materiales plásticos moldeables preferentemente se seleccionan de los siguientes: resinas de poliacrilato, poliamidas lineales, poliamidas mezcladas y productos de poliamina, poliamidas (PA) , polimetacrilamida, poliamidimida, poliarilamida, poliftalamida, polieterimida, polímeros de poliuretano termoplásticos, poliamidas amorfas, polibutileno- 1 , polimetilpenteno, polímeros de estireno, polímeros fluorados, materiales plásticos de poli (met) acrílico, masas de moldeo de P MA (polimetilmetacrilato) , policarbonato , polialquilentereftalatos (PTP) , poliarilatos , óxidos sulfuros (PPS) - sulfuros poliarílicos lineales, polifenilenóxido (PPO) , poliariléteres (cetonas, polisulfonas , PEEK) , poliésteres termoplásticos (LCP) . Para mejorar la fijación de elemento anular 1 a un cable de filamentos y así evitar los movimientos angulares del elemento anular 1 con respecto al cable (que haría que la acción de corte del alambre de corte sea menos útil o menos efectiva) , cada asiento en el molde para obtener un elemento preformado en frío preferentemente está formado de manera tal de equipar al elemento preformado con medios o porciones de sujeción 4. En relación específica a las Figuras 1-4, cada uno de los elementos anulares 1 está ilustrado como un cuerpo que gira alrededor del eje x-x que tiene una abertura u orificio pasante longitudinal 5 y que tiene una o más depresiones transversales 4a, cada una de las cuales se extiende radialmente con respecto al eje x-x. Preferentemente, cada elemento anular delimita cuatro muescas 4a, dos en un extremo o abertura 6a del orificio pasante 5 y dos en el otro extremo o abertura 6b del orificio pasante 5. Más preferentemente, las dos muescas en cada abertura se extienden en forma substancialmente simétrica con respecto al plano que contiene el eje x-x. En relación con las Figuras 5 a 7, se ilustra el elemento anular 1 que tiene como porción de sujeción una pared interna roscada 4b del elemento anular 1 que delimita el agujero pasante 5, en tanto que las Figuras 8 a 10 ilustran un elemento anular 1 sobre cuya pared interna se forman ranuras longitudinales de aligeramiento 4c (cuatro en la Figura 8) . En cada extremo 6a, 6b del elemento anular 1, se forma un par de superficies planas externas diametralmente opuestas 4d diseñadas para formar otro medio de sujeción al material plástico PM (Fig. 10) . Es más, el medio de sujeción 4 puede comprender un agujero pasante 5 que posee una sección transversal no circular, por ejemplo: una sección elíptica (Fig. 8) o poligonal 4e, por ejemplo, una sección transversal triangular, cuadrangular o pentagonal (Figura 12) . Por lo tanto, un alambre de corte conforme a la presente invención comprende un cable, preferentemente un cable de metal de fibras, sobre el cual se fija una pluralidad de perlas diamante (Figura 13) , que pueden estar recubiertas (Fig. 14) o no recubiertas (Fig. 13) con material plástico en las zonas o longitudes del alambre entre dos perlas diamante consecutivas. Para mantener en la medida de lo posible, durante el uso, cada perla en su posición, se puede emplear cualquier medio de sujeción usado en alambres de corte convencionales, por ejemplo, resortes de separación S (Figura 15), espaciadores flexibles o similares. Resultados de las pruebas Para comparar un alambre de corte obtenido con el proceso conforme a la presente invención con un alambre de corte convencional, se llevó a cabo una serie de pruebas cuyos resultados se resumen a continuación. a) Alambre diamante convencional (como referencia) Material de los bloques: granito;
Máquina cortadora de alambre que impulsa el alambre: una máquina cortadora de alambre impulsada por un motor eléctrico, del tipo disponible en el mercado; Tipo de alambre de corte: alambre del tipo convencional disponible en el mercado con 37 perlas/metro y una perla de 11 mm obtenida mediante sinterización isostática. Velocidad lineal del alambre de corte para cortar un bloque de granito que tiene un largo de 189 era: 22 m/s; Absorción de corriente por parte del motor de la máquina cortadora de alambre bajo carga: 150/160 amperes; Altura de corte en el bloque de corte: 55 cm/hora; Altura de corte por hora en el bloque por la longitud del bloque: «1 m2/hora; Tensión del alambre de corte: el alambre se enrolló sobre dos poleas y se mantuvo en tensión aplicando una presión de 42,5 bars mediante un dispositivo de tensión adecuado; Rendimiento promedio del alambre de corte: corte de 200/250 metros cuadrados. b) Alambre diamante obtenido con un proceso conforme a la presente invención Material de bloque: granito; Máquina cortadora de alambre: una sierra de alambre impulsada por un motor eléctrico de un tipo disponible en el mercado ;
Tipo de alambre de corte: alambre de corte con 27 perlas/metro, cada perla es una perla de 11 mm obtenida mediante sinterización libre con un proceso conforme a la presente invención; La velocidad lineal del alambre mientras se corta un bloque de granito que tiene una longitud de 180 cm: 22 m/s;
Absorción de corriente por parte del motor de la sierra bajo carga para impulsar el alambre de corte: 150/170 amperes ; Velocidad máxima de corte de bloque: 83 cm/hora; Altura de bloque/hora de corte por longitud de bloque: ¾1, 5 m2/hora; Tensión del alambre: el alambre de corte se enrolla sobre dos poleas y se mantiene en tracción aplicando una presión de * 42,5 bars mediante un dispositivo de tensión adecuado; Rendimiento promedio del alambre de corte: corte de 170/190 metros cuadrados. Se encontró que el costo de obtener un alambre diamante de corte con un proceso conforme a la presente invención es casi la mitad de un alambre diamante convencional. A partir de los datos precedentes, se observará que un alambre de corte conforme al proceso de la presente invención si bien se obtiene a un costo mucho menor igualmente asegura una velocidad de corte superior (es decir, una altura de bloque por hora de corte) , aunque tenga un rendimiento levemente menor en relación con los alambres diamante convencionales . Por lo tanto, el proceso para obtener un elemento anular conforme a la presente invención posibilita la eliminación del uso de un miembro de soporte de metal para la perla y, por consiguiente, las operaciones adicionales que demanda la presencia de este soporte, por ejemplo, perforación y roscado. Por otra parte, durante el paso de sinterización el elemento anular se puede deformar sin riesgo de fracturas debido a deformaciones indeseadas del miembro de soporte de metal. Por un lado, esto lleva a costos claramente inferiores, en tanto que por otro lado, hace que la producción de un elemento anular para un alambre diamante de corte, y por consiguiente el mismo alambre diamante de corte, sea más simple y rápida. El proceso para obtener un elemento anular tal como se describe más arriba es susceptible de numerosas modificaciones y variantes dentro del alcance de protección tal como se define en las reivindicaciones .