MX2012001809A - Articulos abrasivos que incluyen particulas abrasivas unidas a un cuerpo alargado, y metodos para formar los mismos. - Google Patents

Abstract

Un artículo abrasivo comprende un cuerpo alargado, una capa de unión que incluye un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado, y una capa de revestimiento que incluye un material polimérico que descansa sobre la capa de unión. El artículo abrasivo incluye además unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento, y en que la capa de unión comprende un espesor medio (tbl) que es por lo menos aproximadamente un 40% de la granulometría media de los granos abrasivos.

Description

ARTICULOS ABRASIVOS QUE INCLUYEN PARTICULAS ABRASIVAS UNIDAS A UN CUERPO ALARGADO, Y METODOS PARA FORMAR LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Lo que sigue se dirige a artículos abrasivos y particularmente a unos artículos abrasivos que incluyen granos abrasivos sujetos a un cuerpo alargado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se han desarrollado en el siglo pasado una diversidad de herramientas abrasivas para diversas industrias, que tienen la función general de eliminar material a partir de una pieza de trabajo, que incluye por ejemplo aserrar, perforar, pulimentar, limpiar, entallar y amolar o rectificar. Con respecto en particular a la industria electrónica, son particularmente pertinentes unas herramientas abrasivas apropiadas para cortar en rodajas lingotes monocristalinos de un material para formar unas obleas, tales como obleas de silicio. Según continúa madurando la industria, los lingotes tienen unos diámetros cada vez mayores, y ha resultado aceptable usar abrasivos sueltos y sierras de alambre para tales trabajos, debido al rendimiento, la productividad, las capas afectadas, las restricciones dimensionales y otros factores similares.

Las sierras de alambre incluyen unas herramientas abrasivas que incluyen a su vez partículas abrasivas unidas a REF: 227657 una larga longitud de alambre, que se puede devanar a altas velocidades para producir una acción de corte. Mientras que las sierras circulares, y otras similares, se limitan a una profundidad de corte de menos que el radio de la cuchilla, las sierras de alambre tienen una mayor flexibilidad permitiendo cortar unas trayectorias de corte rectas o perfiladas .

Ciertas sierras de alambre convencionales se producen haciendo deslizar unos glóbulos de acero sobre un alambre o cable metálico, en donde los glóbulos están separados típicamente por unos elementos espaciadores y los glóbulos son cubiertos por unas partículas abrasivas que corrientemente son unidas o bien por chapado electrolítico o por sinterización. Sin embargo, las operaciones de chapado electrolítico y de sinterización pueden ser complicadas en cuanto a dedicación de tiempo y por consiguiente necesitan unas inversiones costosas prohibiendo una producción rápida de la herramienta abrasiva de sierra de alambre. Se han hecho algunos intentos de sujetar partículas abrasivas mediante procesos químicos de unión, tales como soldadura fuerte con aporte, pero tales métodos de fabricación reducen la flexibilidad de la sierra de alambre, y el revestimiento soldado resulta susceptible a la fatiga y al fallo prematuro. Otras sierras de alambre pueden usar una resina para unir los abrasivos al alambre. Desafortunadamente, las sierras de alambre unidas con una resina tienden a desgastarse con rapidez y los abrasivos se pierden bastante antes de que se alcance la vida útil de las partículas.

Correspondientemente, la industria continúa necesitando unas mejoradas herramientas abrasivas de sierra de alambre y un método para formar las herramientas .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto, un artículo abrasivo comprende un cuerpo alargado, una capa de unión que incluye un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado, una capa de revestimiento que comprende un material polimérico que descansa sobre la capa de unión; y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento. La capa de unión tiene un espesor medio (tbi) que es por lo menos aproximadamente un 40% de la granulometría media de los granos abrasivos.

De acuerdo con otro aspecto, un artículo abrasivo incluye un cuerpo alargado, una capa de unión que incluye un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado, y una capa de revestimiento hecha de un material polimérico que descansa sobre la capa de unión. La capa de revestimiento tiene un espesor medio (tc) menor que un espesor medio de la capa de unión (tbi) , y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento. Los granos abrasivos están embebidos dentro de la capa de unión con una profundidad media de indentación (di) de por lo menos aproximadamente un 40% de una granulometría media de los granos abrasivos.

En todavía otro aspecto, un artículo abrasivo incluye un cuerpo alargado, una capa de unión hecha de un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado, una capa de revestimiento que comprende un material polimérico que descansa sobre la capa de unión, en el que la capa de revestimiento comprende un espesor medio (tc) menor que un espesor medio de la capa de unión (tbi) , y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento. Una cantidad minoritaria de la cantidad total de granos abrasivos está contenida dentro de la capa de unión y está separada de la superficie del cuerpo alargado.

Otro aspecto se dirige a un artículo abrasivo que incluye un cuerpo alargado, una capa de unión que incluye un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado, y una capa de revestimiento que tiene un material polimérico que descansa sobre la capa de unión. La capa de revestimiento comprende un espesor medio (tc) menor que un espesor medio de la capa de unión (tbi) y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento.

De acuerdo con otro aspecto, un artículo abrasivo incluye un cuerpo alargado, una capa de unión que comprende un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado, y una capa de revestimiento que comprende un material polimérico que descansa sobre la capa de unión. El artículo incluye además unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión, en la que una porción del revestimiento incluye unas regiones mojadas que rodean selectivamente a una porción de los granos abrasivos y unas regiones no mojadas entre una porción de los granos abrasivos, teniendo las regiones mojadas un espesor medio de la capa de revestimiento que es mayor que un espesor medio de la capa de revestimiento en las regiones no mojadas.

En todavía otro aspecto, un método para formar un artículo abrasivo incluye formar una capa de unión que comprende un metal sobre una superficie de un cuerpo alargado, embeber unos granos abrasivos dentro de la capa de unión, y formar una capa de revestimiento que comprende un polímero que descansa sobre la capa de unión después de haber embebido los granos abrasivos dentro de la capa de unión.

Otros aspectos se dirigen a un método para formar un artículo abrasivo, que incluye formar una capa de unión que comprende un metal sobre una superficie de un cuerpo alargado, una capa de revestimiento que comprende un polímero que descansa sobre la capa de unión, y unos granos abrasivos embebidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento. El proceso de formación se completa a una velocidad de por lo menos aproximadamente 1 km/h.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente descripción se puede entender mejor, y sus numerosas particularidades y ventajas pueden ser hechas evidentes a los expertos en la especialidad haciendo referencia a las figuras anexas .

La FIG. 1 incluye un diagrama de flujo que ilustra un método para formar un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 2 incluye un esquema de un método para formar un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 3 incluye una ilustración en sección transversal de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 4 incluye una ilustración en sección transversal de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 5 incluye una vista lateral de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 6 incluye una ilustración en sección transversal de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 7 incluye una imagen de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad.

La FIG. 8 incluye una imagen de una porción de un artículo abrasivo que tiene una capa de revestimiento selectivo de acuerdo con una modalidad.

El uso de los mismos símbolos de referencia en diferentes figuras indica detalles similares o idénticos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Lo que sigue está dirigido generalmente a unos artículos abrasivos que incorporan un cuerpo alargado al que se sujetan unos granos abrasivos. En particular, los artículos abrasivos son apropiados para unos procesos que usan largas longitudes de artículos abrasivos, que pueden incluir por ejemplo aplicaciones de aserrado con alambre, que corrientemente se emplean en la industria electrónica para cortar en segmentos unos bolos de material monocristalino . Sin embargo, se apreciará que los artículos abrasivos como aquí se describen se pueden usar para otros procesos abrasivos.

La FIG. 1 incluye un diagrama de flujo que proporciona un método para formar un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad. El proceso de formación se puede iniciar en la etapa 101 por formación de una capa de unión que comprende un metal sobre una superficie de un cuerpo alargado. El cuerpo alargado puede estar hecho de diversos materiales, que incluyen, por ejemplo, materiales inorgánicos, materiales orgánicos, y una combinación de éstos. Unos apropiados materiales inorgánicos pueden incluir materiales cerámicos, vidrios, metales, aleaciones metálicas, cermets (es decir materiales cerámicos dispersos en una matriz metálica) , y una combinación de éstos. En ciertos casos, el cuerpo alargado incluye un metal o un material de aleación metálica. Por ejemplo, el cuerpo alargado puede estar hecho de un material de un metal de transición o de una aleación de un metal de transición de tal manera que puede incorporar los elementos hierro, níquel, cobalto, cobre, cromo, molibdeno, vanadio, tántalo, wolframio y similares. En algunos casos, el cuerpo alargado puede ser una estructura trenzada, que incorpora una pluralidad de hebras alargadas entretejidas juntamente y sujetas unas a otras para formar un cuerpo alargado.

Los materiales orgánicos apropiados pueden incluir unos polímeros, los cuales pueden incluir polímeros termoplásticos , polímeros termoestables , elastómeros, y una combinación de éstos. Unos polímeros particularmente útiles pueden incluir poliimidas, poliamidas, resinas, poliuretanos, poliésteres, y similares. Se apreciará además que el cuerpo alargado puede incluir materiales orgánicos naturales, por ejemplo, un caucho.

El cuerpo alargado puede tener una longitud definida por una dimensión que se extiende a lo largo del eje longitudinal del cuerpo alargado. El cuerpo alargado puede tener una forma particular de tal manera que resulte apropiado para el uso en un tratamiento abrasivo. Por ejemplo, el cuerpo alargado puede tener una forma generalmente cilindrica de manera tal que tenga un contorno circular en sección transversal como se ve en un plano que se extiende transversalmente con respecto al eje longitudinal del cuerpo alargado. Al usar cuerpos alargados que tienen una forma circular en sección transversal, el diámetro medio puede ser de por lo menos aproximadamente 10 micrómetros. Algunos diseños pueden incorporar miembros de cuerpos alargados más gruesos, de tal manera que el diámetro medio puede ser por lo menos de aproximadamente 25 micrómetros, por lo menos de aproximadamente 40 micrómetros, por lo menos de aproximadamente 50 micrómetros, o incluso por lo menos de aproximadamente 100 micrómetros. Unos diseños particulares pueden utilizar un cuerpo alargado que tiene un diámetro medio situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 25 micrómetros y aproximadamente 400 micrómetros, por ejemplo entre aproximadamente 50 micrómetros y aproximadamente 400 micrómetros.

En otros diseños, el cuerpo alargado puede tener un contorno poligonal en sección transversal según se ve en un plano que se extiende transversalmente al eje longitudinal del cuerpo alargado. El contorno poligonal en sección transversal puede incluir diversas formas de múltiples lados, incluyendo en particular formas rectangulares, pentagonales, hexagonales y similares. En un caso particular, el cuerpo alargado puede tener una forma rectangular, en la que el cuerpo alargado es una correa que tiene una primera superficie principal, una segunda superficie principal opuesta a la primera superficie principal, y una superficie lateral que se extiende entre las primera y segunda superficies principales.

La superficie lateral de la correa puede definir un espesor del cuerpo alargado, mientras que la primera superficie principal puede definir una anchura del cuerpo alargado según se mide en una dirección transversal al eje longitudinal. En casos particulares, el cuerpo alargado puede tener una relación de espesor: anchura de por lo menos a aproximadamente 1:2. En otras modalidades, el cuerpo alargado puede tener una relación de espesor: anchura de por lo menos aproximadamente 1:3, tal como de por lo menos aproximadamente 1:4, de por lo menos aproximadamente 1:5, de por lo menos aproximadamente 1:10 y de por lo menos aproximadamente 1:50. Sin embargo, unas modalidades particulares pueden tener una relación de espesor: anchura que está situada dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 1:2 y 1:150 tal como entre aproximadamente 1:2 y aproximadamente 1:100.

Para aplicaciones abrasivas, puede ser apropiado que el cuerpo alargado tenga una longitud suficiente. Por ejemplo, el cuerpo alargado puede tener una longitud, como se mide a lo largo del eje longitudinal del cuerpo alargado, de por lo menos aproximadamente 1 km. En otros casos, esta longitud puede ser mayor, tal como del orden de por lo menos aproximadamente 5 km, de por lo menos aproximadamente 10 km, y particularmente puede estar situada dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 1 km y aproximadamente 100 km. Sin embargo, se puede apreciar que se pueden fabricar menores longitudes para aplicaciones particulares, de tal manera que el cuerpo alargado puede tener una longitud situada dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 50 m y 1 km, tal como entre 50 m y 750 m.

La capa de unión puede ser formada de manera tal que descansa sobre una superficie superior del cuerpo alargado para facilitar la unión y la sujeción de granos abrasivos existentes en ella para dar el artículo abrasivo formado finalmente. En casos particulares, la capa de unión está en contacto directo con la superficie superior del cuerpo alargado, de manera tal que está unida directamente a la superficie superior del cuerpo alargado. Sin embargo, en ciertos artículos abrasivos, una capa intermedia de un material puede estar dispuesta entre la capa de unión y la superficie superior del cuerpo alargado. Las capas intermedias pueden estar presentes para ayudar a la unión entre el cuerpo alargado y la capa de unión. Además, la capa de unión puede ser formada de tal manera que cubra esencialmente a toda la superficie superior del cuerpo alargado. Unos métodos apropiados para la formación de la capa de unión sobre el cuerpo alargado pueden incluir unos procesos de deposición. Por ejemplo, la capa de unión puede ser depositada sobre la superficie externa del cuerpo alargado por un proceso de chapado, tal como un proceso de chapado electrolítico.

Refiriéndose brevemente a la FIG. 2, se proporciona un esquema de un método para formar un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad. La FIG. 2 incluye un sistema 200 y un alambre 201, que puede ser trasladado en la dirección 202 a través del sistema para formar los artículos abrasivos de acuerdo con unas modalidades del presente contexto. El sistema 200 incluye una máquina chapadora 203 para depositar el material de la capa de unión sobre el alambre 201. El alambre 201 puede ser trasladado a través de la máquina chapadora 203, en donde el material de la capa de unión puede ser depositado sobre la superficie superior del cuerpo alargado .

Unos materiales apropiados para la formación de la capa de unión pueden incluir metales o aleaciones metálicas. Algunas especies metálicas apropiadas pueden incluir cobre, níquel, wolframio, estaño, molibdeno, hierro y similares, que particularmente pueden incluir elementos de metales de transición. Por ejemplo, la capa de unión puede incluir cobre, y de hecho, el material de la capa de unión puede estar hecho enteramente de cobre. Otras capas de unión pueden usar una aleación, tal como un material de aleación metálica basado en cobre, por ejemplo la capa de unión puede ser una aleación metálica que comprende cobre y zinc. En capas de unión metálicas basadas en cobre, unos metales de aleación, tales como níquel, wolframio, estaño y otros elementos metálicos, se pueden añadir en cantidades minoritarias en comparación con el contenido de cobre para formar una aleación metálica basada en cobre.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 1, después de haber formado una capa de unión sobre el cuerpo alargado en la etapa 101, el proceso puede continuar en la etapa 103 embebiendo granos abrasivos dentro de la capa de unión. El proceso de embeber granos abrasivos dentro de la capa de unión puede ser completado de manera tal que los granos abrasivos sean sujetados al alambre para formar un artículo abrasivo apropiado. De manera notable, el proceso de embeber los granos abrasivos dentro de la capa de unión puede ser una etapa separada, particularmente separada de otros procesos para formar las capas constituyentes. De manera correspondiente, ciertas características tales como la posición de los granos abrasivos a lo largo de la longitud del artículo abrasivo, la orientación de cada uno de los granos abrasivos dentro del artículo abrasivo, y una profundidad media de indentación de los granos abrasivos en la capa de unión, se pueden controlar para mejorar las características abrasivas en el artículo abrasivo formado finalmente .

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 2, de acuerdo con una modalidad, el proceso de embeber granos abrasivos dentro de la capa de unión puede incluir un proceso de prensado en el que los granos abrasivos son prensados dentro del material de la capa de unión. En la región 205 de la FIG. 2, se pueden proporcionar unos granos abrasivos 209 próximos al alambre 201 que se puede hacer pasar entre dos rodillos 223 y 224 de manera tal que los granos abrasivos 209 pueden ser prensados dentro de la capa de anión entre los rodillos 223 y 224 mientras que el alambre 201 pasa a su través. Se apreciará que los granos abrasivos 209 pueden ser colocados con relación al alambre 201 y a los rodillos 223 y 224 en una diversidad de maneras. Por ejemplo, los granos abrasivos 209 pueden ser proporcionados sobre la superficie de los rodillos 223 y 224, y según va pasando el alambre 201 entre los rodillos 223 y 224 una fracción de los granos abrasivos 209 que descansan sobre la superficie de los rodillos 223 y 224 son embebidos dentro de la capa de unión. En este sistema, se puede emprender una manera de cubrir continuamente la superficie de los rodillos 223 y 224 en granos abrasivos 209. En otros procesos de prensado, los granos abrasivos 209 pueden ser inyectados dentro de la región situada entre los dos rodillos 223 y 224 próximos al alambre 201 del artículo abrasivo, de manera tal que esos granos abrasivos 209 pueden ser capturados entre los rodillos 223 y 224 y pueden ser prensados y embebidos dentro de la capa de unión.

Los materiales de los granos abrasivos 209 pueden ser de tal índole que ellos sean particularmente duros y apropiados para su uso en un tratamiento abrasivo. Esto quiere decir que los granos abrasivos 209 pueden tener una dureza de Mohs de por lo menos aproximadamente 7, tal como de por lo menos 8, y de manera más típica del orden de aproximadamente 9. Los granos abrasivos pueden incluir materiales tales como carburos, materiales basados en carbono (por ejemplo fullerenos) , nitruros, óxidos, boruros y una combinación de éstos. En ciertos casos, los granos abrasivos 209 pueden ser granos superabrasivos . Por ejemplo, de un diamante (natural o sintético) , de nitruro de boro cúbico y de una combinación de éstos. En una modalidad particular, los granos abrasivos se componen esencialmente de un diamante.

La granulómetría media de los granos abrasivos 209 se puede alterar dependiendo de la aplicación. Adicionalmente, la distribución de la granulometría media de los granos abrasivos 209 se puede alterar dependiendo de la aplicación pretendida. Por ejemplo, los artículos abrasivos del presente contexto pueden ser particularmente apropiados para usarse en la industria electrónica, tal como para cortar en rodajas lingotes o bolos de polisilicio a la forma de obleas para dispositivos fotovoltaicos . El uso del artículo abrasivo en tales aplicaciones pueden garantizar el uso de unos granos abrasivos 209 que tengan una granulometría media de menos que aproximadamente 200 micrometros. De hecho, la granulometría media puede ser menor de aproximadamente 150 micrometros, tal como aproximadamente menor de aproximadamente 100 micrometros, menor que aproximadamente 75 micrometros, menor de aproximadamente 50 micrometros, o incluso menor de aproximadamente 25 micrometros. No obstante, en casos particulares, la granulometría media puede ser por lo menos de aproximadamente 10 micrometros, por lo menos de 50 micrometros, y particularmente puede estar dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 10 micrometros y aproximadamente 200 micrometros.

Para otras aplicaciones, tales como unas aplicaciones industriales, la granulometría media de los granos abrasivos 209 puede ser mayor. Por ejemplo, la granulometría media puede ser por lo menos de aproximadamente 200 micrometros, por lo menos de aproximadamente 300 micrometros o incluso por lo menos de 400 micrometros, y particularmente puede estar entre aproximadamente 200 micrometros y aproximadamente 500 micrómetros .

Adicionalmente, dependiendo de la aplicación, el porcentaje del área de la superficie externa del artículo abrasivo formado finalmente, que está cubierto por los granos abrasivos 209, puede ser controlado. Generalmente, los granos abrasivos 209 cubren el intervalo comprendido entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 100*r , tal como entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 80%, entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 75%, entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 60%, entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 50%, entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 40%, entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 30%, entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 20% del área de superficie externa disponible total del artículo abrasivo.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 1, después de haber embebido los granos abrasivos dentro de la capa de unión en la etapa 103, el proceso continua en la etapa 105 por formación de una capa de revestimiento que comprende un polímero que descansa sobre la capa de unión para proporcionar un soporte mecánico adicional para sujetar los granos abrasivos. La capa de revestimiento puede ser proporcionada de manera tal que descanse sobre la capa de unión y sobre una porción de los granos abrasivos 209. En casos más particulares, la capa de revestimiento puede ser proporcionada de manera tal que esté unida directamente a la superficie superior de la capa de unión y a las superficies expuestas de los granos abrasivos 209 que descansan por encima de la capa de unión. En algunos diseños, la capa de revestimiento es proporcionada de una manera tal que forma un revestimiento uniforme y continuo sobre la zona de la superficie externa de la capa de unión y de los granos abrasivos. No obstante, tal como se describirá en otras modalidades, la capa de revestimiento puede ser proporcionada de una manera selectiva, de modo tal que se formen unas regiones mojadas y unas regiones no mojadas sobre la superficie superior de la capa de unión.

Refiriéndose a la FIG. 2, dentro de la región 211, la capa de revestimiento puede ser aplicada al artículo abrasivo previamente formado, que comprende los granos abrasivos 209 sujetos dentro de la capa de unión que descansa sobre el alambre 201. El método de aplicar la capa de revestimiento puede incluir un proceso de deposición, de manera tal que, por ejemplo, el material polimérico 215 de la capa de revestimiento puede ser aplicado mediante un método de revestimiento por atomización. En particular, el proceso de revestimiento por atomización puede incluir el uso de unas toberas de atomización 213 y 214 dirigidas hacia el artículo abrasivo y destinadas a expulsar el material polimérico desde las cabezas de atomización en un caudal volumétrico medio controlado de por lo menos aproximadamente 1 cm3/min. , o del orden de por lo menos aproximadamente 2 cm3/min. , de por lo menos aproximadamente 5 cm3/min. , 8 cm3/min. , 10 cm3/min. , o incluso de por lo menos aproximadamente 12 cm3/min. , para ciertos procesos que utilizan toberas de atomización de un cierto tamaño. En los casos, el caudal volumétrico medio del material polimérico expulsado desde las toberas de atomización 213 y 214 puede estar situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 1 cm3/min. y 15 cm3/min., tal como entre aproximadamente 1 cm3/min. y 10 cm3/min., o incluso entre aproximadamente 1 cm3/min. y 8 cm3/min .

No obstante, en otros procesos se han utilizado unos mayores caudales volumétricos medios con otras toberas de atomización. Por ejemplo, se han utilizado unos caudales volumétricos medios de por lo menos aproximadamente 15 cm3/min., tal como de por lo menos aproximadamente 20 cmVmin., de por lo menos aproximadamente 25 cm3/min. , de por lo menos aproximadamente 30 cm3/min., o incluso de por lo menos aproximadamente 40 cm3/min. De acuerdo con las modalidades de tales procesos, el proceso de revestimiento por atomización se realiza de una manera tal que el material polimérico es atomizado en un caudal volumétrico medio de entre aproximadamente 10 cm3/min. y 75 cm3/min. , tal como de entre aproximadamente 15 cm3/min. y 50 cm3/min. , o incluso de entre aproximadamente 20 cm3/min. y 40 cm3/min.

Al utilizar un proceso de revestimiento por atomización, las cabezas de atomización 213 y 214 pueden ser orientadas en unos ángulos particulares con relación al eje longitudinal del alambre 201, de manera tal que es factible un control del revestimiento. Por ejemplo, la velocidad con la que el material polimérico 215 es expulsado y el ángulo en el que son orientadas las cabezas de atomización 213 y 214 se pueden alterar para ajustar el espesor y la uniformidad de la capa de revestimiento.

Adicionalmente, el material polimérico 215 puede ser calentado durante el proceso de revestimiento por atomización para facilitar la aplicación. Por ejemplo, el material polimérico 215 puede ser calentado a una temperatura de por lo menos aproximadamente 30 °C, por ejemplo de por lo menos aproximadamente 50 °C y particularmente dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 30 °C y aproximadamente 100 °C.

De manera notable, se puede usar para el proceso de revestimiento un material polimérico 215 que esté esencialmente exento de un material disolvente. La aplicación de un material polimérico 215 exento de disolvente puede facilitar un mejorado control de la uniformidad de la capa de revestimiento, una reducción de las burbujas, y un proceso de formación más eficiente, puesto que una volatilización de un material disolvente no puede constituir una preocupación. Además, en los procesos en los que el material polimérico 215 está exento de un disolvente, se pueden mitigar las preocupaciones de contracción y de reducción del espesor de la capa de revestimiento durante el curado.

En casos particulares, el material polimérico 215, que se entenderá que incluye también materiales oligoméricos, puede incluir ciertos materiales, tales como materiales termoplásticos y/o termoestables . Por vía de ejemplo, el polímero puede incluir monómeros, oligómeros, y resinas para la formación de resinas de poliuretanos , de poliureas, epoxídicas polimerizadas, de poliésteres, de poliimidas, de polisiloxanos (siliconas) , alquídicas polimerizadas o, en general resinas reactivas para la producción de polímeros termoestables. Otro ejemplo incluye un polímero de acrilato o de metacrilato. El material polimérico 215 puede ser un material orgánico curable (es decir, un monómero, un polímero o un material capaz de polimerizarse o reticularse al ser expuesto al calor o a otras fuentes de energía, tal como un haz de electrones, luz ultravioleta, luz visible, etc., o con el tiempo después de la adición de un catalizador químico, de humedad, o de otro agente que cause que el polímero se cure o polimerice) .

Además del proceso de revestimiento, después de una aplicación de la capa de revestimiento, la formación de la capa de revestimiento puede incluir un proceso de curado de manera tal que el material polimérico 215 se endurezca y forme una capa de revestimiento apropiada. El proceso de curado se puede realizar en la región 217, en la que el artículo abrasivo puede ser trasladado a través de unas estructuras de curado 218 y 219. Las estructuras de curado 218 y 219 pueden proporcionar calor, radiación, o una combinación de estos factores para facilitar el proceso de curado. De acuerdo con una modalidad, el proceso de curado incluye la aplicación de una radiación electromagnética con una longitud de onda particular (por ejemplo longitudes de onda de UV (ultravioletas)) al material polimérico 215 con el fin de facilitar el proceso de curado.

Se apreciará que la formación de la capa de revestimiento es un proceso que puede ser separado y distinto de otras etapas del proceso, tales como la formación de la capa de unión o el embebimiento de granos abrasivos. La capa de revestimiento puede ser formada de una manera controlada de modo tal que la exposición de los granos abrasivos en el dispositivo formado finalmente pueda ser alterada. Por ejemplo, en ciertos artículos abrasivos, la capa de revestimiento puede ser formada de manera tal que ella revista a los granos abrasivos, de tal modo que una mayoría de los granos abrasivos estén enterrados por debajo de la superficie superior de la capa de revestimiento. En otras modalidades, el artículo abrasivo puede ser formado de tal manera que una mayoría de los granos abrasivos sean expuestos y sobresalgan desde la superficie superior de la capa de revestimiento. Esto quiere decir que las presentes modalidades pueden tener una cierta exposición de los granos abrasivos, tal como se mide como la mayor distancia por encima de la superficie superior de la capa de unión en la que se extiende un grano abrasivo. La exposición de los granos abrasivos puede ser promediada para una muestra de por lo menos aproximadamente 20 granos abrasivos, de manera tal que se genere un número representativo para el artículo abrasivo. Como tales, los artículos abrasivos de acuerdo con las presentes modalidades pueden tener una exposición de los granos abrasivos, comprendida entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 95% de la granulómetría media de los granos abrasivos.

El proceso ilustrado en la FIGs . 1 y 2 se puede realizar de una manera tal que el artículo abrasivo se forme en un caudal eficiente. En oposición a ciertos otros métodos de formar artículos abrasivos de alambre, que pueden incluir procesos con gran dedicación de tiempo tal como procesos repetidos de chapado eléctrico o procesos de revestimiento por inmersión para la aplicación de polímeros y granos abrasivos, el siguiente proceso se puede realizar en un caudal de por lo menos aproximadamente 1 km/h para producir el artículo abrasivo formado finalmente. En otros casos, el proceso de formación puede ser más rápido, de manera tal que el caudal de formación sea por lo menos de aproximadamente 2 km/h, tal como por lo menos de aproximadamente 3 km/h o incluso por lo menos de aproximadamente 4 km/h. No obstante, el presente proceso de formación puede realizarse en un caudal situado dentro de un intervalo entre aproximadamente 1 km/h y aproximadamente 15 km/h, tal como entre aproximadamente 1 km/h y aproximadamente 10 km/h, y más particularmente entre aproximadamente 3 km/h y aproximadamente 8 km/h.

La FIG. 3 incluye una ilustración en sección transversal de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad. Tal como se ilustra, el artículo abrasivo 300 incluye un cuerpo alargado 301, tal como un artículo con núcleo que tiene una forma circular en la sección transversal. Rodeando al cuerpo alargado 301 se encuentra una capa de unión 303, de manera tal que ella cubra sustancialmente a la superficie superior 306 del cuerpo alargado 301.

En ciertos diseños opcionales, la capa de unión 303 puede incorporar un relleno 309 dentro de la capa de unión 303. El relleno 309 puede incluir un material en partículas para mejorar las capacidades abrasivas y las características de desgaste de la capa de unión 303. Sin embargo, el material en partículas del relleno 309 puede ser significativamente diferente de los granos abrasivos 307, particularmente en lo que se refiere al tamaño, lo que puede incluir por ejemplo un relleno 309 que tenga un tamaño medio de granos que sea sustancialmente menor que el tamaño medio de granos de los granos abrasivos 307. Esto quiere decir que el material en partículas del relleno 309 puede tener un tamaño medio de granos que sea por lo menos alrededor de 2 veces menor que la granulometría media de los granos abrasivos 307. De hecho, el material en partículas puede tener un tamaño medio de granos que sea incluso más pequeño, tal como del orden de por lo menos 3 veces menor, tal como de por lo menos aproximadamente 5 veces menor, de por lo menos aproximadamente 10 veces menor, de por lo menos aproximadamente 100 veces menor, o incluso de por lo menos aproximadamente 1.000 veces menor. Ciertos artículos abrasivos pueden usar un relleno 309 que incluya un material en partículas que tenga un tamaño medio de granos situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 2 veces y aproximadamente 1.000 veces menor, o entre aproximadamente 10 veces y aproximadamente 1.000 veces menor que la granulometría media de los granos abrasivos 307.

El material en partículas que constituye el relleno 309 dentro de la capa de unión 303 puede estar hecho a base de un material tal como carburos, materiales basados en carbono (por ejemplo fullerenos) , boruros, nitruros, óxidos y combinaciones de éstos. En casos particulares, el material en partículas puede ser un material superabrasivo tal como un diamante, nitruro de boro cúbico o una combinación de éstos.

Correspondientemente, se apreciará que el material en partículas del relleno 309 puede ser el mismo material que el de los granos abrasivos 307. En otros casos, el material en partículas del relleno 309 puede incluir un material diferente que el material de los granos abrasivos 307.

De acuerdo con otros diseños, el relleno 309 puede estar hecho de un material de un metal o de una aleación metálica. Por ejemplo, el relleno 309 puede incluir un material en partículas que comprenda un metal. Los materiales metálicos apropiados pueden incluir elementos de metales de transición. Unos elementos de metales de transición particulares, que son apropiados para el uso en el material en partículas del relleno 309, pueden incluir cobre, plata, hierro, cobalto, níquel, molibdeno, cromo, niobio, y una combinación de ellos.

Tal como se ilustra adicionalmente en la FIG. 3, el artículo abrasivo 300 incluye una capa de revestimiento 305 que descansa sobre la superficie externa 311 de la capa de unión 303 y sobre porciones de los granos abrasivos 307. Tal como se ilustra adicionalmente, la capa de revestimiento 305 puede incluir un material de relleno 311 del revestimiento, contenido dentro de la matriz del material de la capa de revestimiento 305, y puede ser colocada dentro de la capa de revestimiento 305 de manera tal que sustancialmente la totalidad del material de relleno 311 del revestimiento esté rodeada por el material de la capa de revestimiento 305. De manera notable, el relleno 311 de la capa de revestimiento puede incluir un material en partículas que tenga las mismas características del material en partículas del material de relleno 309 dentro de la capa de unión 303. De manera adicional, el relleno 311 puede ser proporcionado dentro de la capa de revestimiento 305 para obtener unas mejoradas propiedades mecánicas, tales como una elasticidad, una dureza, una tenacidad y una resistencia al desgaste mejoradas. En unas modalidades particulares, el material en partículas que constituye el material de relleno 311 del revestimiento puede ser el mismo que el material en partículas del material de relleno 309 dentro de la capa de unión 303. No obstante, en otras modalidades, el material en partículas del material de relleno 311 del revestimiento puede ser diferente que el material en partículas del material de relleno 309 de la capa de unión 303.

La FIG. 4 incluye una ilustración en sección transversal de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad. Tal como se ilustra, el artículo abrasivo 400 incluye un cuerpo alargado 301, como una estructura de núcleo que tiene una forma circular en sección transversal y una capa de unión 303 que descansa sobre la superficie superior 330 del cuerpo alargado 301. Adicionalmente, tal como se ilustra, el artículo abrasivo 400 incluye una capa de revestimiento 305 que descansa sobre la capa de unión 303 y sobre los granos abrasivos 307 contenidos dentro de una porción de la capa de unión 303 y de la capa de revestimiento 305.

De acuerdo con una modalidad particular, la capa de unión puede ser formada para tener un espesor medio (tbi) con una cierta relación con respecto a la granulometría media de los granos abrasivos 307. Por ejemplo, la capa de unión 303 puede tener un espesor medio (tbi) que sea por lo menos aproximadamente un 40% de la granulometría media de los granos abrasivos 307. En otras modalidades, el espesor medio (tbi) de la capa de unión 303 es mayor, de manera tal que sea por lo menos aproximadamente un 50% de la granulometría media, tal como por lo menos aproximadamente un 60%, o incluso por lo menos aproximadamente un 80% de la granulometría media de los granos abrasivos 307. Para ciertos artículos abrasivos, la capa de unión 303 puede temer un espesor medio (tbi) situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 40% y aproximadamente un 120%, y más particularmente dentro del intervalo comprendido entre aproximadamente un 50% y aproximadamente un 110%, o incluso entre aproximadamente un 50% y un 100% de la granulometría media de los granos abrasivos 307.

En referencia adicional al espesor medio (tbi) , la capa de unión 303 puede ser formada de tal manera que tenga un espesor medio de por lo menos aproximadamente 10 micrómetros. En otros casos, la capa de unión 303 puede ser más robusta, teniendo un espesor medio del orden de por lo menos aproximadamente 15 micrómetros, de por lo menos aproximadamente 20 micrómetros, o incluso de por lo menos aproximadamente 25 micrómetros. Por ejemplo, la capa de unión 303 puede tener un espesor medio situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 10 micrómetros y aproximadamente 30 micrómetros, tal como dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 15 micrómetros y aproximadamente 30 micrómetros, o incluso más particularmente dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 20 micrómetros y aproximadamente 30 micrómetros.

En referencia adicional a la relación existente entre la capa de unión 303 y los granos abrasivos 307, los granos abrasivos pueden ser embebidos dentro de la capa de unión 303 en una profundidad media de indentación particular (di) para controlar las características abrasivas del artículo abrasivo formado finalmente. La profundidad media de indentación (di) es la profundidad media en la que los granos abrasivos 307 son sujetos dentro de la capa de unión 303, medida como la distancia entre la superficie superior 306 de la capa de unión 303 y la porción del respectivo grano abrasivo en la mayor distancia desde la superficie superior 306 dentro de la capa de unión 303 tal como se ilustra en la FIG. 4. De acuerdo con una modalidad, los granos abrasivos 307 pueden ser embebidos dentro de la capa de unión 303 en una profundidad media de indentación (di) de por lo memos un 40% de la granulometría media de los gramos abrasivos 307. En otros artículos abrasivos, los granos abrasivos 307 pueden ser embebidos en un mayor grado dentro de la capa de unión 303, de tal manera que la profundidad media de indentación (di) sea por lo menos aproximadamente de un 50%, tal como por lo menos aproximadamente de un 60% o incluso por lo menos aproximadamente de un 75% de la granulometría media de los granos abrasivos 307. No obstante, el artículo abrasivo 400 puede ser formado de tal manera que la profundidad media de indentación (di) pueda estar dentro de un intervalo entra aproximadamente un 50% y un 90%, y más particularmente dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 50% y un 80% de la granulometría media de los granos abrasivos 307.

Tal como se ilustra en la FIG. 4, un grano abrasivo representativo 331 está colocado dentro de la capa de unión 303 de una manera tal que la superficie de fondo 332 del grano abrasivo 331, o de otro modo la superficie del grano abrasivo 331 más próximo a la superficie superior 330 del cuerpo alargado 301, puede estar espaciada alejada desde la superficie superior 330. La distancia entre la superficie de fondo 332 del grano abrasivo y la superficie superior 330 del cuerpo alargado 301 es una distancia de espaciamiento (ds) . De manera notable, la distancia de espaciamiento (da) puede ser por lo menos de aproximadamente un 2% del espesor medio de la capa de unión 303. En otras modalidades, la distancia de espaciamiento (ds) puede ser mayor, de tal manera que ella sea por lo menos aproximadamente de un 5%, por lo menos aproximadamente de un 10%, por lo menos aproximadamente de un 20%, por lo menos aproximadamente de un 30%, o incluso de por lo menos un 40% del espesor medio (tbi) de la capa de unión 303. Unos artículos abrasivos particulares pueden utilizar una distancia de espaciamiento (ds) que esté situada dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 2% y aproximadamente un 40%, tal como entre aproximadamente un 10% y aproximadamente un 35%, y más particularmente dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 15% y un 30% del espesor medio (tbi) de la capa de unión 303.

Ciertos artículos abrasivos pueden ser formados de manera tal que un cierto número de los granos abrasivos estén espaciados a distancia de la superficie superior 330 del cuerpo alargado. Por ejemplo, una cantidad minoritaria (menor de un 50%, pero mayor de un 0%) del número total de granos abrasivos 307 dentro del grano abrasivo 400 puede estar separada de la superficie superior 330 del cuerpo alargado 301 por una distancia de espaciamiento (ds) . Otros artículos abrasivos pueden ser formados de tal manera que un contenido mayoritario (mayor de un 50%) de la cantidad total de granos abrasivos 307 esté separado por una distancia de espaciamiento (ds) de la superficie superior 330 del cuerpo alargado 301. Por ejemplo, en ciertas modalidades, es apropiado que por lo menos aproximadamente un 80%, o por lo menos aproximadamente un 85%, por lo menos aproximadamente un 90%, o incluso esencialmente la totalidad de los granos abrasivos estén contenidos dentro de la capa de unión 303 de tal manera que ellos estén separados por una distancia de espaciamiento (ds) de la superficie superior 330 del cuerpo alargado 301.

Tal como se ilustra adicionalmente en la FIG. 4, la capa de revestimiento 305 puede ser formada de tal manera que tenga un espesor medio (tc) para cubrir una proporción apropiada de los granos abrasivos 307 dentro de la capa de unión 305 con el fin de proporcionar unas apropiadas características abrasivas en el artículo abrasivo formado finalmente. En ciertos casos, el espesor medio (tc) no es mayor que aproximadamente un 50% de la granulometría media de los granos abrasivos 307. Por ejemplo, la capa de revestimiento 305 puede tener un espesor medio que no sea mayor que aproximadamente un 40%, que no sea mayor de un 30% o incluso que no sea mayor de aproximadamente un 20% de la granulometría media de los granos abrasivos 307. No obstante, la capa de revestimiento 305 puede tener un espesor medio situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 5% y un 50%, y más particularmente dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 5% y un 30% de la granulometría media de los granos abrasivos 307.

La capa de revestimiento 305 puede ser formada de tal manera que tenga un espesor medio (tc) que sea menor que el espesor medio (tbi) de la capa de unión 303. Por ejemplo, el espesor medio de la capa de revestimiento 305 en relación con el espesor medio (tbi) de la capa de unión 303 puede ser descrito como una relación entre capas (tc:tbi) . En ciertos casos, la relación entre capas puede ser de por lo menos aproximadamente 1:2. En otros casos, la relación entre capas puede ser de por lo menos de aproximadamente 1:3, tal como de por lo menos aproximadamente 1:4, y particularmente puede estar situada dentro de un intervalo entre aproximadamente 1:2 y aproximadamente 1:5, o incluso entre aproximadamente 1:2 y aproximadamente 1:4.

Ciertos artículos abrasivos en el presente contexto pueden utilizar una capa de revestimiento 305 que tenga un espesor medio (tc) no mayor de aproximadamente 25 micrómetros. En otros casos, la capa de revestimiento puede ser más delgada, de tal modo que el espesor medio (tc) no sea mayor de aproximadamente 20 micrómetros, no sea mayor de aproximadamente 15 micrómetros, tal como del orden de no mayor de aproximadamente 10 micrómetros, tal como no mayor de aproximadamente 8 micrómetros, no mayor de aproximadamente 5 micrómetros , y particularmente esté situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 2 micrómetros y 25 micrómetros, entre aproximadamente 5 micrómetros y aproximadamente 20 micrómetros, o incluso entre aproximadamente 5 micrómetros y aproximadamente 10 micrómetros .

La referencia que aquí se hace a valores, a dimensiones, a valores medios, incluyendo por ejemplo al espesor medio (tc) , al espesor medio (tc) , al espesor medio (tbi) , a la distancia de espaciamiento (dg) , y a otros factores similares, se puede medir usando fotografías de ampliación (por ejemplo fotografías tomadas con un SEM (microscopio electrónico de barrido) ) de la zona de interés, vistas típicamente en sección transversal del artículo abrasivo. Las técnicas de medición pueden incluir un muestreo diverso desde múltiples lugares a lo largo de la longitud del artículo abrasivo, acoplado con múltiples mediciones en cada lugar de la dimensión especificada para conseguir resultados exactos. Por ejemplo, un apropiado tamaño de muestreo puede incluir un muestreo de por lo menos 3-10 diferentes lugares y por lo menos 10 mediciones, por lo menos 20 mediciones, y más preferiblemente por lo menos 50 mediciones en total para deducir un apropiado valor para la dimensión identificada.

La FIG. 5 incluye una vista lateral de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad. En particular, el artículo abrasivo 500 demuestra un artículo abrasivo alternativo que puede ser formado de acuerdo con los procesos del presente contexto. De manera notable, el artículo abrasivo incluye un cuerpo alargado 501 que incluye una capa de unión 503 que descansa sobre una superficie superior del cuerpo alargado 501. Tal como se ilustra, la capa de unión 503 está formada de manera tal que ella cubra sustancialmente de modo esencial toda la superficie externa de la superficie superior del cuerpo alargado 501.

El artículo abrasivo 500 incluye una capa de revestimiento selectivo 505, que forma unas regiones mojadas 508 y 509, y unas regiones no mojadas 510 y 511 que se extienden entre, y separan a, las regiones mojadas 508 y 509. Tal como se ilustra, las regiones mojadas 508 y 509 son unas zonas en las que la capa de revestimiento 505 cubre a la superficie superior de la capa de unión 503 y define unas regiones que tienen un espesor medio de la capa de revestimiento 505 que es mayor que el espesor medio de la capa de revestimiento 505 en las regiones no mojadas 510 y 511. De hecho, el espesor medio de la capa de revestimiento 505 en las regiones mojadas 508 y 509 puede ser por lo menos aproximadamente un 10% mayor que el espesor medio de la capa de revestimiento 505 en regiones no mojadas 510 y 511. En todavía otras modalidades, el espesor medio de la capa de revestimiento 505 en las regiones mojadas 508 y 509 puede ser mayor, tal como del orden de por lo menos aproximadamente un 25% mayor, por lo menos aproximadamente un 50% mayor, un 75% mayor o incluso un 100% mayor que el espesor medio de la capa de revestimiento 505 en las regiones no mojadas 510 y 511. En casos particulares, el espesor medio de la capa de revestimiento y de las regiones mojadas 508 y 509 está situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 10% y aproximadamente un 200% mayor que el espesor medio de la capa de revestimiento 505 en regiones no mojadas 510 y 511. Para ciertos artículos abrasivos, tal como se ilustra en la FIG. 5, las regiones no mojadas 510 y 511 pueden ser unas regiones que no incluyen sustancialmente ninguna capa de revestimiento 505 que descanse sobre la superficie superior de la capa de unión 503.

En unas modalidades que utilizan unas regiones no mojadas 510 y 511 que están exentas sustancialmente de una capa de revestimiento 505, la distinción entre las regiones mojadas 508 y 509 y las regiones no mojadas 510 y 511 se puede considerar que es la diferencia entre zonas revestidas en la capa de revestimiento (es decir, las regiones mojadas 508 y 509) y aquellas regiones que no están revestidas (regiones no mojadas 510 y 511) . Sin embargo, en ciertas modalidades, las regiones no mojadas 510 y 511 pueden contener una cantidad minoritaria de una capa de revestimiento 505, de manera tal que éstas pueden no ser necesariamente unas regiones que estén exentas de la capa de revestimiento 505. En los casos, las regiones mojadas 508 y 509 pueden ser definidas por una región circular que se extiende alrededor de cada uno de los granos abrasivos 507, en que la región circular es definida por un radio de la región mojada que es igual a aproximadamente el doble de la granulometría media. Se apreciará que un solapamiento de las regiones circulares que rodean a un grupo de granos abrasivos 507, en el que los granos abrasivos están agrupados apretadamente, puede definir una región mojada que rodea a todo el grupo de granos abrasivos 507. La FIG. 8 incluye una imagen de una porción de un artículo abrasivo que tiene una capa de revestimiento selectivo, que define una región mojada 801 y unas regiones no mojadas 803.

El proceso de formar el revestimiento selectivo puede facilitar la formación de una capa de revestimiento 505 que rodea sustancialmente a un contenido mayoritario de los granos abrasivos 507. Esto quiere decir, por ejemplo, que por lo menos aproximadamente un 50% de los granos abrasivos 507 del artículo abrasivo 500 total están contenidos dentro de regiones mojadas 508 y 509. En otras modalidades, la proporción de granos abrasivos, contenidos dentro de las regiones mojadas 508 y 509, puede ser mayor, tal como del orden de por lo menos un 60%, de por lo menos aproximadamente un 70%, de por lo menos aproximadamente un 80%, o incluso de por lo menos aproximadamente un 90% de los granos abrasivos del artículo abrasivo puede estar contenido dentro de regiones mojadas 508 y 509. Típicamente, la proporción de granos abrasivos 507 contenidos dentro de las regiones mojadas 508 y 509 está situada dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 50% y aproximadamente un 95%.

La FIG. 6 incluye una ilustración en sección transversal de una porción de un artículo abrasivo de acuerdo con una modalidad. El artículo abrasivo 600 incluye una capa de unión 503 y unos granos abrasivos 607 y 608 embebidos dentro de la capa de unión 503. Una capa de revestimiento 505 se extiende sobre la capa de unión 503 y sobre porciones de los granos abrasivos 607 y 608. Tal como se ilustra en la FIG. 6, la capa de revestimiento 505 moja preferentemente a las superficies laterales de los granos abrasivos 607 y 608 y tiene un mayor espesor a lo largo de las superficies laterales de los granos abrasivos 607 y 608 que unas regiones espaciadas a mayores distancias desde los granos abrasivos, tales como aquellas regiones que están situadas entre los granos abrasivos 607 y 608.

El artículo puede tener un rendimiento abrasivo inicial mejorado y a lo largo de su período de tiempo de vida útil, estando dado su mejorada holgura media para la evacuación de virutas. La holgura para la evacuación de virutas para un artículo abrasivo puede ser calculada como la suma de la distancia entre granos abrasivos adyacentes 607 y 608, definida por una línea 609 que se extiende entre los centros de granos abrasivos 607 y 608 adyacentes, sumada a una altura 610 que es definida por una medición perpendicular desde la mediana de la línea 609 a la superficie superior 509 de la capa de revestimiento 505 entre los granos abrasivos 607 y 608. En particular, los presentes artículos abrasivos tienen una mejorada holgura media para la evacuación de virutas en virtud de controles de parámetros del proceso de formación, lo que a su vez facilita unas capacidades abrasivas mejoradas del artículo abrasivo.

EJEMPLOS Lo que sigue describe un artículo abrasivo ilustrativo formado de acuerdo con los procesos presentes. Se obtuvo un núcleo para alambre a base de un alambre de acero de alta resistencia mecánica que tenía un diámetro medio de aproximadamente 150 micrómetros . El alambre de acero fue revestido usando un proceso de chapado electrolítico con una capa de unión de cobre, de tal manera que la capa de unión tenía un espesor medio de aproximadamente 20 micrómetros. De modo notable, para este ejemplo se determinó que eran suficientes 20 micrómetros estando dado el tamaño de los granos abrasivos que se habían de usar.

Después de haber chapado electrolíticamente la capa de unión sobre el núcleo de alambre, el alambre fue hecho pasar a través de unos rodillos que tenían granos abrasivos fijados a la superficie de esos rodillos para facilitar el embebimiento de los granos abrasivos dentro de la capa de unión. Se seleccionaron unos granos abrasivos de diamante, que tenían un diámetro medio de 25 micrometros, y éstos se embebieron dentro de la capa de unión de cobre en una profundidad aproximada de 10 a 15 micrometros en promedio.

El alambre con diamante embebido fue hecho pasar luego a través de una región de revestimiento que comprendía 3 pistolas de atomización suministradas por Nordson Corp., como pistolas de atomización Kinetix. Las pistolas de atomización fueron orientadas en ángulo con respecto al alambre y espaciadas unas de otras circunferencialmente alrededor del alambre para obtener una aplicación uniforme de la capa de revestimiento. La distancia entre la distancia de una tobera de pistola y el alambre fue de 75 mm y se usó una distancia de 150 mm de pistola a pistola. El alambre se desplazó a través de la región de revestimiento con una velocidad media de 3,5 km/h. El material de revestimiento era un material acrílico atomizado con un caudal volumétrico medio de 30 cm3/min .

Después de una aplicación de la capa de revestimiento, el alambre fue trasladado a través de una región de curado en la que una radiación de rayos ultravioletas (UV) fue dirigida hacia el alambre para curar el material de la capa de revestimiento. La radiación UV fue proporcionada por unas lámparas de UV que funcionaban a 600 W/in ( /2,54 cm) , particularmente dos lámparas con un diámetro de 10 pulgadas (25,4 cm) , una lámpara con un diámetro de 10 pulgadas (25,4 cm) que tenía una bombilla del tipo D y una lámpara con un diámetro de 10 pulgadas (25,4 cm) que tenía una bombilla del tipo H. La FIG. 7 incluye una imagen ampliada de una porción del artículo abrasivo formado de acuerdo con el Ejemplo.

Durante un ensayo de corte en rodajas a través de un lingote de zafiro c-plano de 3 pulgadas (7,62 cm) , el alambre fue capaz de cortar en rodajas a través de un total de 10.626 cm2 de zafiro con una velocidad media de corte de 0,11 mm/min en una máquina de sierra de alambre D T RTD. Las obleas cortadas en rodajas tenían un espesor medio de aproximadamente 750-850 micrómetros y una rugosidad media de la superficie de aproximadamente 0,4 micrómetros. Un alambre de un competidor fue capaz solamente de cortar en rodajas a través de 7.297 cm2 con una velocidad media de corte de 0,12 mm/min, antes de ser agotado.

Lo que antecede incluye una descripción de artículos abrasivos que representan una desviación con respecto del estado de la técnica. Los artículos abrasivos del presente contexto están dirigidos a unas herramientas abrasivas de sierra de alambre que incorporan unos miembros de cuerpos alargados que tienen unos granos abrasivos que están sujetos al cuerpo alargado a través de una capa de unión hecha de un metal, y una capa de revestimiento hecha de un material polimérico. En particular, los artículos abrasivos del presente contexto pueden ser apropiados para usarse en aplicaciones de aserrado con alambre, particularmente para la industria electrónica, incluyendo el corte en rodajas o en secciones de materiales monocristalinos o policristalinos que se pueden usar en dispositivos fotovoltaicos . Las modalidades del presente contexto incorporan una combinación de características que incluyen relaciones particulares entre la capa de unión y el tamaño de los granos abrasivos, entre el espesor de la capa de unión y el de la capa de revestimiento, del espesor de la capa de revestimiento con respecto a la granulometría de los granos abrasivos, revestimientos selectivos, mojadura preferente de los granos abrasivos con la capa de revestimiento, y características abrasivas mejoradas. Estas características son hechas posibles e intensificadas por los procesos de formación que aquí se han descrito.

Se apreciará que una referencia a unos componentes que son acoplados o conectados está destinada a describir ya sea una conexión directa entre los componentes o una conexión indirecta a través de uno o más componentes intermedios tal como se apreciará para llevar a cabo los métodos que aquí se debaten. Como tal, la materia objetivo antes descrita ha de ser considerada como ilustrativa, y no como restrictiva, y las reivindicaciones adjuntas están destinadas a cubrir todas aquellas modificaciones, intensificaciones y otras modalidades que caigan dentro del alcance verdadero del presente invento. Por lo tanto, en. la máxima extensión permitida por la ley, el alcance del presente invento ha de ser determinado por la interpretación permisible más amplia de las siguientes reivindicaciones y de sus equivalentes, y no deberá ser restringida ni limitada por la precedente descripción detallada.

La precedente Descripción Detallada incluye diversas características que pueden ser agrupadas conjuntamente o descritas en una única modalidad para la finalidad de dinamizar y acelerar la descripción. Esta descripción no se ha de interpretar como que refleje una intención de que las modalidades reivindicadas requieran más características que las que son citadas expresamente en cada una de las reivindicaciones. En vez de ello, tal como lo reflejan las siguientes reivindicaciones, la materia objetivo del invento puede ser dirigida a menos que la totalidad de las características de cualquiera de las modalidades descritas. Por lo tanto, las siguientes reivindicaciones son incorporadas en la Descripción Detallada, presentándose cada reivindicación por sí sola como definiendo separadamente la materia objetivo reivindicada.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un artículo abrasivo caracterizado porque comprende: un cuerpo alargado; una capa de unión que comprende un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado; una capa de revestimiento que comprende un material polimérico que descansa sobre la capa de unión; y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento; y en el que la capa de unión comprende un espesor medio (tbi) de por lo menos aproximadamente un 40% de la granulometría media de los granos abrasivos.

2. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo alargado comprende una longitud que se extiende a lo largo de un eje longitudinal de por lo menos aproximadamente 1 km, y una forma circular en sección trasversal definida por un diámetro medio de por lo menos aproximadamente 10 micrometros.

3. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de unión comprende un metal .

4. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la capa de unión comprende una aleación metálica basada en cobre.

5. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de unión comprende un espesor medio (tbi) que es por lo menos aproximadamente un 40% de la granulómetría media de los granos abrasivos.

6. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la capa de unión comprende un espesor medio (tbi) situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 50% y aproximadamente un 100% de la granulómetría media de los granos abrasivos .

7. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de unión comprende un espesor medio (tbi) situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente 10 micrometros y aproximadamente 30 micrometros.

8. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de unión comprende un relleno que a su vez comprende un material en partículas que se selecciona entre el grupo de materiales que consiste en carburos, materiales basados en carbono, boruros, nitruros, óxidos, materiales superabrasivos y una combinación de éstos.

9. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de revestimiento comprende un material escogido entre un polímero termoestable y un polímero termoplástico.

10. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de revestimiento comprende un espesor medio (tc) situado dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 5% y aproximadamente un 50% de la granulómetría media de los granos abrasivos.

11. Un artículo abrasivo caracterizado porque comprende : un cuerpo alargado; una capa de unión que comprende un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado; una capa de revestimiento que comprende un material polimérico que descansa sobre la capa de unión, en el que la capa de revestimiento comprende un espesor medio (tc) menor que un espesor medio de la capa de unión (tbi) ; y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión y de la capa de revestimiento, en el que los granos abrasivos están embebidos dentro de la capa de unión en una profundidad media de indentación (di) de por lo menos aproximadamente un 40% de una granulometría media de los granos abrasivos.

12. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la profundidad media de indentación (di) está situada dentro de un intervalo comprendido entre aproximadamente un 50% y aproximadamente un 80% de una granulometría media de los granos abrasivos.

13. El articulo abrasivo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el espesor medio de la capa de revestimiento (tc) y el espesor medio de la capa de unión (tbi) comprenden una relación entre capas (tc:tbi) de por lo menos aproximadamente 1:2.

14. Un artículo abrasivo caracterizado porque comprende : un cuerpo alargado; una capa de unión que comprende un metal que descansa sobre una superficie del cuerpo alargado; una capa de revestimiento que comprende un material polimérico que descansa sobre la capa de unión; y unos granos abrasivos contenidos dentro de la capa de unión, en el que una porción del revestimiento incluye unas regiones mojadas que rodean selectivamente a una porción de los granos abrasivos y unas regiones no mojadas situadas entre una porción de los granos abrasivos, teniendo las regiones mojadas un espesor medio de la capa de revestimiento que es mayor que un espesor medio de la capa de revestimiento en las regiones no mojadas.

15. Un método para formar un artículo abrasivo caracterizado porque comprende: formar una capa de unión que comprende un metal sobre una superficie de un cuerpo alargado; embeber granos abrasivos dentro de la capa de unión; y formar una capa de revestimiento que comprende un polímero que descansa sobre la capa de unión después de haber embebido los granos abrasivos dentro de la capa de unión.