MXPA04009888A - Articulos abrasivos porosos con abrasivos aglomerados y metodo para hacer los abrasivos aglomerados. - Google Patents

Abstract

A herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, que comprende aglomerados sinterizados de una pluralidad de granos abrasivos y un material aglutinante, el material aglutinante esta caracterizado por una temperatura de fusion de entre 500 y 1400¦ C, y los aglomerados sinterizados tienen una densidad de empaque suelta de ( 1.6 g/cc y una forma tridimensional; un material ligante; y aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad total, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada; se describen metodos para hacer los aglomerados sinterizados y las herramientas abrasivas que contienen los aglomerados sinterizados.

Description

ARTICULOS ABRASIVOS POROSOS CON ABRASIVOS AGLOMERADOS Y METODO PARA HACER LOS ABRASIVOS AGLOMERADOS MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se relaciona con artículos abrasivos ligados o herramientas para rectificar, hechas porosas mediante el uso de ciertos granos abrasivos aglomerados y con métodos para hacer los granos abrasivos aglomerados. Las herramientas para rectificar se fabrican en una variedad de grados o estructuras determinados por el porcentaje en volumen relativo del grano abrasivo, ligante y porosidad dentro de una matriz compuesta del grano abrasivo. En muchas operaciones de rectificación, la porosidad de la herramienta para rectificar, particularmente la porosidad de naturaleza permeable o interconectada, mejora la eficiencia de la operación de rectificación y la calidad de la pieza que está siendo rectificada. Pueden agregarse inductores de la porosidad, tales como alúmina en burbujas y naftaieno, a las mezclas compuestas abrasivas para permitir el moldeo por presión y el manejo del artículo abrasivo poroso no curado y para proporcionar un por ciento en volumen adecuado de la porosidad en la herramienta final. La porosidad natural que surge de empacar los granos abrasivos y las partículas ligadas durante el moldeo por presión es insuficiente para lograr el carácter poroso que es deseable para algunas operaciones de rectificación. Se han agregado inductores de poro para lograr altos porcentajes de porosidad, sin embargo, con los inductores de poro conocidos en la técnica (por ejemplo, esferas huecas de cerámica o vidrio), no pueden lograrse canales abiertos o porosidad interconectada. Algunos inductores de poro deben quemarse de la matriz abrasiva (por ejemplo, corteza de nogal y naftaleno), provocando varias dificultades de fabricación. Además, las densidades de estos inductores de poro, los materiales ligados y los granos abrasivos varían de manera significativa, causando con frecuencia, la estratificación de la mezcla abrasiva durante el manejo y el moldeo, y a su vez, la pérdida de la homogeneidad en la estructura tridimensional del artículo abrasivo terminado. Se ha encontrado que el por ciento en volumen de la porosidad interconectada, o permeabilidad al fluido, es una determinante más significativa del desempeño de rectificación de los artículos abrasivos que el simple por ciento en volumen de la porosidad. La Patente de E.U.A. No. -A-5,738,696 de Wu, describe un método para hacer abrasivos ligados utilizando un grano abrasivo alargado que tiene una relación de aspecto de al menos 5:1. Las muelas de abrasivo ligado tienen una estructura permeable que contiene 55-80% en volumen de porosidad interconectada. La porosidad interconectada permite el retiro del desecho de la rectificación (virutas), y el paso del fluido de enfriamiento dentro de la muela durante la rectificación. La existencia de la porosidad interconectada se confirma midiendo la permeabilidad de la muela al flujo de aire bajo condiciones controladas. Los granos abrasivos filiformes no están aglomerados o recubiertos de otra manera con ligante antes de montar la muela. La Patente de E.U.A. No. -A-5,738,697 de Wu, describe muelas para rectificar de alta permeabilidad que tienen una cantidad significativa de porosidad interconectada (40-80% en volumen). Estas muelas están hechas de una matriz de partículas fibrosas que tienen una relación de aspecto de al menos 5:1. Las partículas fibrosas pueden ser un grano abrasivo de un sol gel de alúmina sinterizada, o granos abrasivos ordinarios no fibrosos, mezclados con varios materiales de relleno fibroso, tales como fibra de cerámica, fibra de poiiéster y fibra de vidrio y mallados y aglomerados construidos con las partículas de fibra. Los granos abrasivos filamentosos no están aglomerados o recubiertos de otra manera con ligante antes de montar la muela. El grano abrasivo se ha aglomerado para varios propósitos, el principal entre ellos, es permitir el uso de un tamaño de partícula más pequeño (grano rugoso), para lograr la misma eficiencia de rectificación que un tamaño mayor del grano rugoso abrasivo. En muchos casos, el grano abrasivo se ha aglomerado con los materiales ligantes para lograr una estructura menos porosa y una herramienta de rectificación más densa, que tiene granos abrasivos ligados de manera más resistente. Se ha reportado que los granos abrasivos aglomerados mejoran la eficiencia de la rectificación mediante mecanismos completamente no relacionados con la cantidad o carácter de la porosidad del artículo abrasivo.

La Patente de E.U.A. No. -A-2, 194,472 de Jackson, describe herramientas abrasivas recubiertas hechas con aglomerados de una pluralidad de granos abrasivos relativamente finos y cualquiera de los ligantes utilizados normalmente en herramientas abrasivas recubiertas o ligadas. Se utilizan ligantes orgánicos para adherir los aglomerados a un soporte de los abrasivos recubiertos. Los aglomerados proporcionan una cara recubierta abierta para los abrasivos recubiertos hechos con un grano relativamente fino. Los abrasivos recubiertos hechos con los aglomerados en lugar de granos abrasivos individuales, están caracterizados como que son de un corte relativamente rápido, de larga duración y adecuados para preparar una calidad fina del acabado superficial en la pieza de trabajo. La Patente de E.U.A. No. -A-2,216,728 de Benner, describe agregados de grano abrasivo/ligante hechos de cualquier tipo de ligante. El objeto de los agregados es lograr estructuras de muela muy densas para retener el diamante o el grano de CBN durante las operaciones de rectificación. Si los agregados están hechos con una estructura porosa, entonces es para el propósito de permitir que los materiales ligantes interagregados fluyan en los poros de los agregados y densifiquen completamente la estructura durante la cocción. Los agregados permiten el uso de granos abrasivos finos que se pierden de otra manera en la producción. La Patente de E.U.A. No. -A-3,048,482 de Hurst, describe microsegmentos abrasivos conformados de granos abrasivos aglomerados y materiales ligantes orgánicos en forma de pirámides u otras formas ahusadas. Los microsegmentos abrasivos conformados están adheridos a un soporte fibroso, y se utilizan para hacer abrasivos recubiertos y para alinear la superficie de muelas de rectificación delgadas. La invención está caracterizada como que proporciona una vida de corte más larga, una flexibilidad controlada de la herramienta, alta resistencia y seguridad para la velocidad, acción elástica y acción de corte altamente eficiente con relación a las herramientas hechas sin microsegmentos de granos abrasivos aglomerados. La Patente de E.U.A. No. -A-3,982,359 de Elbel, enseña la formación de agregados de ligante de resina y granos abrasivos que tienen una dureza mayor que la del ligante de resina utilizado para ligar los agregados dentro de una herramienta abrasiva. Se logran velocidades de rectificación más rápidas y una vida más larga de la herramienta en las muelas ligadas con caucho que contienen los agregados. La Patente de E.U.A. No. -A-4,355,489 de Heyer, describe un artículo abrasivo (muela, disco, banda, hoja, bloque y lo similar) hecho de una matriz de filamentos ondulados ligados en puntos de contacto manual y aglomerados abrasivos, que tienen un volumen hueco de aproximadamente 70-97%. Los aglomerados pueden hacerse con ligantes vitrificados o de reina y de cualquier grano abrasivo. La Patente de E.U.A. No. -A-4,364,746 de Bitzer, describe herramientas abrasivas que comprenden diferentes aglomerados abrasivos que tienen diferentes resistencias. Los aglomerados están hechos de un grano abrasivo y de aglutinantes de resina, y pueden contener otros materiales, tales como fibras troceadas, para agregar resistencia o dureza. La Patente de E.U.A. No. -A-4,393,021 de Eisenberg, et al., describe un método para hacer aglomerados abrasivos a partir de un grano abrasivo y un aglutinante de resina, utilizando una tela perforada y pasando con un rodillo una pasta del grano y el aglutinante a través de la tela para hacer extrusiones similares a una cinta. Las extrusiones se endurecen calentándolas y a continuación triturándolas para formar aglomerados. La Patente de E.U.A. No. -A-4,799,939 de Bloecher, enseña aglomerados erosionables de granos abrasivos, cuerpos huecos y aglutinante orgánico y el uso de estos aglomerados en abrasivos recubiertos y abrasivos ligados. Para los artículos abrasivos que comprenden los aglomerados, se reclaman una remoción del material más alta, una vida extendida y utilidad en condiciones de rectificación en húmedo. Los aglomerados son de manera preferida, de 150-3,000 mieras en su dimensión más larga. Para hacer los aglomerados, los cuerpos huecos, el grano, el aglutinante y el agua se mezclan como una suspensión, la suspensión se solidifica mediante calor o radiación para eliminar el agua, y la mezcla sólida se tritura en un triturador de mordaza o de cilindros y se criba. La Patente de E.U.A. No. -A-5,129,189 de Wetshcer, describe herramientas abrasivas que tienen una matriz de ligante de resina que contiene conglomerados de grano abrasivo y de resina y material de relleno, tal como criolita. La Patente de E.U.A. No. -A-5,651 ,729 de Benguerel, enseña una muela para rectificar que tiene un núcleo y una orilla abrasiva hecha de un ligante de resina y aglomerados triturados de diamante o grano abrasivo de CBN con un ligante metálico o de cerámica. Los beneficios indicados de las muelas hechas con los aglomerados, incluyen altos espacios para el desahogo de la viruta, alta resistencia al desgaste, características de autoafilado, alta resistencia mecánica de la muela y la capacidad para ligar directamente la orilla abrasiva al núcleo de la muela. En una modalidad, las orillas de rectificación ligadas de diamante o CBN usadas, se trituran a un tamaño de 0.2 a 3 mm para formar los aglomerados. La Patente de E.U.A. No. -A-4,311 ,489 de Kressner, describe aglomerados de un grano abrasivo fino (< 200 mieras) y criolita, opcionalmente con un aglutinante de silicato, y su uso para hacer herramientas abrasivas recubiertas. La Patente de E.U.A. No. -A-4,541 ,842 de Rostoker, describe abrasivos recubiertos y muelas abrasivas hechas con agregados de grano abrasivo y una espuma hecha de una mezcla de materiales ligantes vitrificados con otros materiales en bruto, tales como negro de humo o carbonatas, adecuados para espumarse durante la cocción de los agregados.

Los "granulos" de agregados, contienen un porcentaje mayor de ligante que grano, en una base de porcentaje en volumen. Los gránulos utilizados para hacer las muelas abrasivas se sinterizan a 900°C (a una densidad de 70 libras/pie cúbico; 1.134 g/cc), y el ligante vitrificado utilizado para hacer la muela se cuece a 880°C. Las muelas hechas con 16% en volumen de gránulos se desempeñaron en la rectificación con una eficiencia similar a aquélla de las muelas comparativas hechas con 46% en volumen de grano abrasivo. Los gránulos contienen celdas abiertas dentro de la matriz de ligante vitrificado, con los granos abrasivos relativamente más pequeños conglomerados alrededor de un perímetro de las celdas abiertas. Se menciona un horno giratorio para cocer los agregados en crudo preaglomerados para espumar y sinterizar posteriormente, para hacer los gránulos. La US-5,975,988 de Christianson, describe artículos abrasivos recubiertos que incluyen un soporte y una capa abrasiva con ligante orgánico, en donde el abrasivo se presenta como aglomerados conformados en la forma de una pirámide trunca con cuatro lados o un cubo. Los aglomerados se hacen de granos superabrasivos ligados en un aglutinante inorgánico que tiene un coeficiente de expansión térmica que es el mismo o sustancialmente el mismo que el coeficiente de expansión térmica del grano abrasivo. La WO 00/51788 de Stoetzel, et al, describe artículos abrasivos que tienen un soporte, un ligante orgánico que contiene partículas inorgánicas dispersas dentro del mismo, y aglomerados de partículas abrasivas ligados al soporte. Las partículas abrasivas en los aglomerados y las partículas inorgánicas duras en el ligante inorgánico son esencialmente del mismo tamaño. Los aglomerados pueden formarse de manera aleatoria o precisa y se hacen con un ligante orgánico. Las partículas inorgánicas duras pueden ser cualquiera de varias partículas de granos abrasivos. La US-6,086,467 de Imai, et al, describe muelas para rectificar que contienen un grano abrasivo y conglomerados de granos de un grano de relleno que tienen un tamaño más pequeño que el grano abrasivo. Puede utilizarse un ligante vitrificado y el grano de relleno puede ser óxido de cromo. El tamaño de los conglomerados de granos es de un 1/3 o más del tamaño del grano abrasivo. Los beneficios incluyen erosión controlada del ligante y retención del grano abrasivo en aplicaciones de rectificación con baja fuerza, que utilizan granos superabrasivos, en donde el grano superabrasivo debe diluirse para reducir al mínimo las fuerzas de rectificación. Los conglomerados de grano de relleno pueden formarse con cera. No se describe sinterización de los conglomerados. La WO 01/04227 A2 de Adefris, et al, describe un artículo abrasivo que comprende un soporte rígido y compuestos abrasivos de cerámica hechos de partículas abrasivas en una matriz porosa de cerámica. Los compuestos se sostienen en el soporte con un recubrimiento metálico, tal como un metal electrodepositado. Ninguno de los desarrollos de la técnica anterior sugiere la fabricación de artículos abrasivos utilizando un grano abrasivo aglomerado poroso y partículas ligantes para controlar el porcentaje y el carácter poroso y para mantener la porosidad en la forma de porosidad permeable, ¡nterconectada, en artículos abrasivos ligados. No se hace sugerencia del uso de un método en un calcinador giratorio para fabricar una variedad de aglomerados de granos abrasivos para utilizarse en los artículos abrasivos. Los métodos y herramientas de la invención proporcionan nuevas estructuras a partir de mezclas aglomeradas de combinaciones existentes de granos abrasivos y ligantes, y son sofisticados al permitir el diseño controlado y la fabricación de amplias gamas de estructuras del artículo abrasivo que tienen características bimodales de porosidad ¡nterconectada, benéficas. Tal porosidad ¡nterconectada bimodal, aumenta el desempeño de la herramienta abrasiva, particularmente en un área de contacto grande, en operaciones de rectificación de precisión, tales como rectificación de una superficie que se alimenta muy lentamente, rectificación del diámetro interno y procedimientos de rectificación del taller de herramientas. La invención es una herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable al flujo del fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 5-75% en volumen de aglomerados sinterizados, que comprenden una pluralidad de granos abrasivos sostenidos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una temperatura de fusión de entre 500 y 400°C, y los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional y una distribución de tamaño inicial antes de la fabricación de la herramienta; b) un ligante; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad total, la porosidad incluye al menos 30% en volumen de porosidad ¡nterconectada; en donde al menos 50% en peso de los aglomerados sinterizados dentro de la herramienta abrasiva ligada, retienen una pluralidad de granos abrasivos mantenidos en una forma tridimensional después de la fabricación de la herramienta. En otra modalidad, la invención incluye una herramienta abrasiva ligada vitrificada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 5-75% en volumen de aglomerados sinterizados de una pluralidad de granos abrasivos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una viscosidad A a la temperatura de fusión del material aglutinante; b) un ligante vitrificado caracterizado por una viscosidad B a la temperatura de fusión del material aglutinante, la viscosidad B es al menos 33% menor que la viscosidad A; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad ¡nterconectada. La invención incluye además, una herramienta abrasiva ligada vitrificada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 5-60% en volumen de aglomerados sinterizados de una pluralidad de granos abrasivos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una temperatura de fusión A; b) un ligante vitrificado caracterizado por una temperatura de fusión B, la temperatura de fusión B es al menos 150°C menor que la temperatura de fusión A; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada. En otro aspecto de la invención, la herramienta es una herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 34-56% en volumen de grano abrasivo; b) aproximadamente 3-25% en volumen de ligante; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad total, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada; en donde la porosidad interconectada se ha creado sin la adición de un medio que induzca la porosidad y sin la adición de materiales con forma alargada que tienen una relación de aspecto de longitud al ancho de la sección transversal de al menos 5:1. La invención incluye además, procedimientos para hacer los aglomerados y las herramientas de la invención. La invención incluye un método para aglomerar granos abrasivos, que comprende los pasos: a) alimentar el grano y un material aglutinante, seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales ligantes vitrificados, materiales vitrificados, materiales cerámicos, aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos, agua, solvente y combinaciones de los mismos, en un horno giratorio de calcinación, a una velocidad de alimentación controlada; b) girar el horno a una velocidad controlada; c) calentar la mezcla a una velocidad de calentamiento determinada por la velocidad de alimentación y la velocidad del horno, a temperaturas de aproximadamente 145 a 1 ,300°C, d) tamborear el grano y el material aglutinante en el horno hasta que el material aglutinante se adhiere al grano y una pluralidad de granos se adhieren para crear una pluralidad de aglomerados sinterizados; y e) recuperar los aglomerados sinterizados del horno, por lo que los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional inicial, una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc y comprenden una pluralidad de granos abrasivos. La invención también incluye aglomerados sinterizados de granos abrasivos, hechos mediante un método que comprende los pasos: a) alimentar el grano abrasivo con un material aglutinante en un horno giratorio de calcinación a una velocidad de alimentación controlada; b) girar el horno a una velocidad controlada; c) calentar la mezcla a una velocidad de calentamiento determinada por la velocidad de alimentación y la velocidad del horno, a temperaturas de aproximadamente 145 a 1 ,300°C, d) tamborear el grano y el material aglutinante en el horno hasta que el material aglutinante se adhiere al grano y una pluralidad de granos se adhieren para crear una pluralidad de aglomerados sinterizados; y e) recuperar los aglomerados sinterizados del homo, por lo que los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional inicial, una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc y contienen una pluralidad de granos abrasivos. Utilizando este procedimiento, se hace una herramienta abrasiva, que comprende del 5 al 75% en volumen de aglomerados de granos abrasivos, mediante un método que comprende los pasos: a) alimentar el grano abrasivo y un material aglutinante, seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales ligantes vitrificados, materiales vitrificados, materiales cerámicos, aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos y combinaciones de los mismos, en un horno giratorio de calcinación a una velocidad de alimentación controlada; b) girar el horno a una velocidad controlada; c) calentar la mezcla a una velocidad de calentamiento determinada por la velocidad de alimentación y la velocidad del horno, a temperaturas de aproximadamente 145 a 1 ,300°C, d) tamborear la mezcla en el horno hasta que el material aglutinante se adhiere al grano y una pluralidad de granos se adhieren para crear una pluralidad de aglomerados sinterizados; e) recuperar los aglomerados sinterizados del horno, los aglomerados sinterizados consisten de una pluralidad de granos abrasivos unidos por el material aglutinante, y que tienen una forma tridimensional inicial y una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc; f) moldear los aglomerados sinterizados en un cuerpo compuesto conformado; y g) tratar térmicamente el cuerpo compuesto conformado para formar la herramienta abrasiva. También se describen métodos para rectificar utilizando las herramientas abrasivas de la invención, en particular, métodos para rectificar una superficie. La Figura 1 es un dibujo esquemático de un horno giratorio para llevar a cabo el procedimiento de fabricación de los aglomerados de granos abrasivos de la invención. La Figura 2 es una fotomicrografía de una sección transversal de una muela abrasiva de la invención, hecha con granos aglomerados (áreas más claras de las fotos), y que tienen porosidad ¡ntraaglomerado (áreas más oscuras más pequeñas de la foto), y porosidad interaglomerado, interconectada (áreas más oscuras de ia foto).

La Figura 3 es una fotomicrografía de una sección transversal de una muela abrasiva comparativa de la técnica anterior, que muestra la ausencia de granos aglomerados y la ausencia de porosidad interconectada grande en la estructura de la muela. Los aglomerados de granos abrasivos de la invención son estructuras o gránulos tridimensionales, incluyendo compuestos porosos sinterizados de granos abrasivos y material aglutinante. Los aglomerados tienen una densidad de empaque suelta (LPD) de < 1.6 g/cc, una dimensión promedio de aproximadamente 2 a 20 veces el tamaño promedio del grano rugoso abrasivo, y una porosidad de aproximadamente 30 a 88% en volumen. Los aglomerados de granos abrasivos, de manera preferida, tienen un valor mínimo de resistencia a la trituración de 0.2 Pa. El grano abrasivo puede incluir uno o más de los granos abrasivos conocidos para utilizarse en herramientas abrasivas, tales como granos de alúmina, incluyendo alúmina fundida por vitrificación, alúmina sinterizada y en sol gel sinterizado, bauxita sinterizada y lo similar, carburo de silicio, alúmina-zirconia, aluminoxinitruro, oxidó de cerio, subóxido de boro, granate, pedernal, diamante, incluyendo diamantes naturales y sintéticos, nitruro de boro cúbico (CBN), y combinaciones de los mismos. Puede utilizarse cualquier tamaño o forma de granos abrasivos. Por ejemplo, el grano puede incluir granos alargados de sol gel de alúmina sinterizada, que tienen una alta relación de aspecto del tipo descrito en la Patente de E.U.A. No. 5,129,919.

Los tamaños de grano adecuados para utilizarse aquí, varían de granos rugosos abrasivos regulares (por ejemplo, mayores que 60 y hasta 7,000 mieras) a granos rugosos microabrasivos (por ejempio, 0.5 a 60 mieras), y mezclas de estos tamaños. Para una operación de rectificación abrasiva dada, puede ser deseable aglomerar un grano abrasivo con un tamaño del grano rugoso más pequeño que el tamaño del grano rugoso del grano abrasivo (no aglomerado), seleccionado normalmente para esta operación de rectificación abrasiva. Por ejemplo, el abrasivo aglomerado de tamaño del grano rugoso de 80, puede sustituirse por abrasivo del grano rugoso 54, el grano rugoso 100 aglomerado por abrasivo de grano rugoso 60 y el grano rugoso 120 aglomerado por abrasivo de grano rugoso 80. El tamaño preferido del aglomerado sinterizado para los granos abrasivos típicos varía de aproximadamente de 200 a 3,000, de manera más preferida de 350 a 2,000, de manera más preferida de 425 a 1 ,000 mieras de diámetro promedio. Para los granos microabrasivos, el tamaño preferido del aglomerado sinterizado varía de 5 a 180, de manera más preferida de 20 a 150, de manera más preferida de 70 a 120 mieras de diámetro promedio. El grano abrasivo está presente de aproximadamente 10 a 65% en volumen, de manera más preferida de 35 a 55% en volumen, y de manera más preferida de 48 a 52% en volumen del aglomerado. Los materiales aglutinantes útiles para hacer los aglomerados, incluyen de manera preferida, materiales cerámicos y vitrificados, de manera preferida de la clase utilizada como sistemas ligantes para herramientas abrasivas ligadas vitrificadas. Estos materiales ligantes vitrificados pueden ser un vidrio precocido molido en un polvo (una frita), o una mezcla de varios materiales en bruto tales como arcilla, feldespato, cal, bórax y sosa, o una combinación de materiales en bruto y fritas. Tales materiales se funden por vitrificación y forman una fase de vidrio líquido a temperaturas que varían de aproximadamente 500 a 1400°C y humedecen la superficie del grano abrasivo para crear postes ligantes tras el enfriamiento, sosteniendo así el grano abrasivo dentro de una estructura compuesta. Los ejemplos de materiales aglutinantes adecuados para utilizarse en los aglomerados, se dan en el Cuadro 2, a continuación. Los materiales aglutinantes preferidos están caracterizados por una viscosidad de aproximadamente 345 a 55,300 poises a 1 80°C, y por una temperatura de fusión de aproximadamente 800 a 1 ,300°C. En una modalidad preferida, el material aglutinante es una composición ligada vitrificada que comprende una composición cocida de óxido de 71% en peso de Si02 y B203, 14% en peso de Al203, menos que 0.5% en peso de óxidos alcalinotérreos y 3% en peso de óxidos alcalinos. El material aglutinante también puede ser un material cerámico, incluyendo, de manera no exclusiva, sílice, silicatos alcalinos, alcalinotérreos, alcalinos y alcalinotérreos mezclados, silicatos de aluminio, silicatos de zirconio, silicatos hidratados, aluminatos, óxidos, nitruros, oxinitruros, carburos, oxicarburos y combinaciones y derivados de los mismos. En general, los materiales cerámicos difieren de los materiales vitreos o vitrificados en que los materiales cerámicos comprenden estructuras cristalinas. Algunas fases vitreas pueden presentarse en combinación con las estructuras cristalinas, particularmente en materiales cerámicos en un estado no refinado. Pueden utilizarse aquí, los materiales cerámicos en estado bruto, tales como arcillas, cementos y minerales. Los ejemplos de materiales cerámicos específicos adecuados para utilizarse aquí incluyen, de manera no exclusiva, sílice, silicatos de sodio, mullita y otros aluminosilicatos, zirconia-mullita, aluminato de magnesio, silicato de magnesio, silicatos de zirconio, feldespato y otros aluminosilicatos alcalinos, espinelas, aluminato de calcio, aluminato de magnesio y otros aluminatos alcalinos, zirconia, zirconia estabilizada con ¡tria, magnesia, calcia, óxido de cerio, titania, u otros aditivos de tierras raras, talco, óxido de hierro, óxido de aluminio, bohemita, óxido de boro, óxido de cerio, oxinitruro de alúmina, nitruro de boro, nitruro de silicio, grafito y combinaciones de estos materiales cerámicos. El material aglutinante se utiliza en forma de polvo y puede agregarse a un vehículo líquido para asegurar una mezcla uniforme, homogénea del material aglutinante con el grano abrasivo durante la fabricación de los aglomerados. De manera preferida, se agrega una dispersión de los aglutinantes orgánicos a los componentes del material aglutinante en polvo como adyuvantes para el moldeado o el procesamiento. Estos aglutinantes pueden incluir dextrinas, almidón, colas de proteína animal y otros tipos de colas; un componente líquido, tal como agua, solvente, modificadores de la viscosidad o de! pH; y adyuvantes para el mezclado. El uso de aglutinantes orgánicos mejora la uniformidad del aglomerado, particularmente la uniformidad de la dispersión del material aglutinante en el grano, y la calidad estructural de los aglomerados precocidos o en crudo, así como aquélla de la herramienta abrasiva cocida que contiene los aglomerados. Debido a que los aglutinantes se queman durante la cocción de los aglomerados, no se vuelven parte de los aglomerados terminados ni de la herramienta abrasiva terminada. Puede agregarse un promotor inorgánico de la adhesión a la mezcla para mejorar la adhesión de los materiales aglutinantes al grano abrasivo, conforme se necesite, para mejorar la calidad de la mezcla. El promotor orgánico de la adhesión, puede utilizarse con o sin un aglutinante orgánico en la preparación de los aglomerados. Aunque se prefieren materiales aglutinantes que se fundan por vitrificación a alta temperatura en los aglomerados de la invención, el material aglutinante también puede comprender otros aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos, materiales ligantes orgánicos, materiales ligantes metálicos y combinaciones de los mismos. Se prefieren los materiales aglutinantes utilizados en la industria de las herramientas abrasivas como ligantes para abrasivos ligados orgánicos, abrasivos recubiertos, abrasivos ligados metálicos y lo similar. El material aglutinante está presente de aproximadamente 0.5 a 15% en volumen, de manera más preferida de 1 a 10% en volumen, y de manera aún más preferida de 2 a 8% en volumen del aglomerado.

El % en volumen de porosidad preferido dentro del aglomerado es tan alto como sea técnicamente posible dentro de las limitaciones de la resistencia mecánica del aglomerado, necesarias para fabricar una herramienta abrasiva y para rectificar con ella. La porosidad puede variar de 30 a 88% en volumen, de manera preferida de 40 a 80% en volumen y de manera más preferida de 50-75% en volumen. Una porción (por ejemplo, hasta aproximadamente 75% en volumen) de la porosidad dentro de los aglomerados, está presente de manera preferida, como porosidad interconectada, o porosidad permeable al flujo de fluidos, incluyendo líquidos (por ejemplo, refrigerante para la rectificación y virutas) y aire. La densidad de los aglomerados puede expresarse de varias formas. La densidad aparente de los aglomerados puede expresarse como la LPD. La densidad relativa de los aglomerados puede expresarse como un porcentaje de la densidad relativa inicial, o como una relación de la densidad relativa de los aglomerados a los componentes utilizados para hacer los aglomerados, tomando en cuenta el volumen de la porosidad interconectada en los aglomerados. La densidad relativa promedio inicial, expresada como un porcentaje, puede calcularse dividiendo la LPD (p) entre una densidad teórica de los aglomerados (po), suponiendo una porosidad de cero. La densidad teórica puede calcularse de acuerdo con el método volumétrico de la regla de las mezclas a partir del porcentaje en peso y la gravedad específica del material aglutinante y del grano abrasivo contenido en los aglomerados. Para los aglomerados sinterizados de la invención, un por ciento de densidad relativa máxima es 50% en volumen, con un por ciento de densidad relativa máxima de 30% en volumen siendo más preferido. La densidad relativa puede medirse mediante la técnica de desplazamiento del volumen del fluido, para que incluya la porosidad interconectada y excluya la porosidad de las celdas cerradas. La densidad relativa es la relación del volumen del aglomerado sinterizado medido por el desplazamiento del fluido al volumen de los materiales utilizados para hacer el aglomerado sinterizado. El volumen de los materiales utilizados para hacer el aglomerado, es una medida del volumen aparente basada en las cantidades y las densidades de empaque del grano abrasivo y el material aglutinante utilizado para hacer los aglomerados. Para los aglomerados sinterizados de la invención, una densidad relativa máxima de los aglomerados sinterizados es de manera preferida de 0.7, con una densidad relativa máxima de 0.5 siendo más preferida. Los aglomerados pueden formarse mediante una variedad de técnicas en numerosos tamaños y formas. Estas técnicas pueden llevarse a cabo antes, durante o después de cocer la mezcla de la capa inicial ("en crudo") del grano y el material aglutinante. El paso de calentar la mezcla para hacer que el material aglutinante se funda y fluya, adhiriendo así el material aglutinante al grano y fijando el grano en una forma aglomerada, se refiere como cocción, calcinación o sinterización. Cualquier método conocido en la técnica para aglomerar mezclas de partículas, puede utilizarse para preparar los aglomerados abrasivos. En una primera modalidad del procedimiento utilizado aquí para hacer los aglomerados, la mezcla inicial del grano y material aglutinante se aglomera antes de la cocción de la mezcla, para crear una estructura mecánica relativamente débil, referida como un "aglomerado en crudo" o "aglomerado precocido". Para llevar a cabo la primera modalidad, el grano abrasivo y los materiales aglutinantes pueden aglomerarse en el estado crudo mediante varias técnicas diferentes, por ejemplo, en un granulador de artesa, y a continuación alimentarse en un aparato giratorio de calcinación para el sinterizado. Los aglomerados en crudo pueden colocarse en una charola o rejilla, y cocerse en un horno sin tamboreación, en un procedimiento continuo o en lotes. El grano abrasivo puede transportarse hacia un lecho fluidizado, a continuación humectarse con un líquido que contiene el material aglutinante para adherir el material aglutinante al grano, cribarse para el tamaño del aglomerado, y a continuación cocerse en un horno o aparato de calcinación. La granulación en artesa, puede llevarse a cabo agregando el grano a un tazón de una mezcladora, y dosificando un componente líquido que contiene el material aglutinante (por ejemplo, agua o un aglutinante orgánico y agua) en el grano, con mezclado, para aglomerarlos juntos. Una dispersión líquida del material aglutinante, opcionalmente con un aglutinante orgánico, puede rociarse en el grano, y a continuación el grano recubierto puede mezclarse para formar aglomerados. Puede utilizarse un aparato de extrusión a baja presión para extruir una pasta de grano y material aglutinante en tamaños y formas que se secan para formar los aglomerados. Puede hacerse una pasta de los materiales aglutinantes y el grano con una solución del aglutinante orgánico y eximirse en partículas alargadas con los aparatos y el método descrito en U.S. -A-4.393.021. En un procedimiento de granulación en seco, una lámina o bloque hecho de grano abrasivo incluido en una dispersión o pasta del material aglutinante puede secarse y a continuación puede utilizarse un compactador de rodillos para romper el compuesto de grano y material aglutinante. En otro método para hacer aglomerados en crudo o precursores, la mezcla del material aglutinante y el grano puede agregarse a un dispositivo de moldeo y la mezcla moldearse para formar formas y tamaños precisos, por ejemplo, de la manera descrita en la Patente de E.UA No. 6,217,413 B1. En una segunda modalidad del procedimiento utilizado aquí para hacer aglomerados, una mezcla simple de grano y material aglutinante (opcionalmente con un aglutinante orgánico), se alimenta en un aparato giratorio de calcinación del tipo mostrado en la Figura 1. La mezcla se tamborea a rpm predeterminadas, a lo largo de una inclinación predeterminada con aplicación de calor. Los aglomerados se forman conforme la mezcla de material aglutinante se calienta, se funde, fluye y se adhiere al grano. Los pasos de cocción y aglomeración se llevan a cabo simultáneamente a velocidades y volúmenes de alimentación controlados y aplicación de calor. La velocidad de alimentación generalmente se ajusta para proporcionar un flujo que ocupe aproximadamente 8-12% en volumen del tubo (es decir, la porción del horno) del aparato giratorio de calcinación. La exposición a la temperatura máxima dentro del aparato se selecciona para mantener la viscosidad de los materiales aglutinantes en un estado líquido, a una viscosidad de al menos aproximadamente 1 ,000 poises. Esto evita el flujo excesivo del material aglutinante en la superficie del tubo y la pérdida del material aglutinante de la superficie del grano abrasivo. Puede utilizarse un aparato giratorio de calcinación del tipo ilustrado en la Figura 1 para llevar a cabo el procedimiento de aglomeración para la aglomeración y cocción de los aglomerados en un solo paso del procedimiento. Como se muestra en la Figura 1 , una tolva de alimentación (10), que contiene la mezcla de materia prima ( 1 ) de materiales aglutinantes y granos abrasivos, se alimenta en un medio (12) para dosificar la mezcla en un tubo de calentamiento hueco (13). El tubo (13) se coloca a un ángulo de inclinación (14) de aproximadamente 0.5-5.0 grados, de manera que la materia prima (11), puede alimentarse por gravedad a través del tubo hueco (13). Simultáneamente, el tubo hueco (13) gira en la dirección de la flecha (a) a una velocidad unitaria controlada, para tamborear la materia prima (1 1 ) y la mezcla calentada (18) conforme pasa a lo largo de la longitud del tubo hueco.

Una porción del tubo hueco (13) se calienta. En una modalidad, la porción calentada puede comprender tres zonas de calentamiento (15, 16, 17) que tienen una dimensión en longitud (d1 ) de 60 pulgadas (152 mm) a lo largo de la longitud (d2) de 120 pulgadas (305 mm) del tubo hueco (13). Las zonas de calentamiento permiten que el operador controle la temperatura del procesamiento y que la varíe conforme se necesite para sinterizar los aglomerados. En otros modelos del aparato, el tubo hueco puede comprender únicamente una o dos zonas de calentamiento, o puede comprender más de tres zonas de calentamiento. Aunque no se ilustra en la Figura 1 , el aparato está equipado con un dispositivo de calentamiento y dispositivos de control y detección mecánicos, eléctricos y de temperatura, que operan para llevar a cabo el procedimiento térmico. Como puede observarse en la vista en sección transversal del tubo hueco (13), la materia prima ( 1 ) se transforma a una mezcla calentada (18) dentro del tubo y sale del tubo y se recolecta como gránulos de aglomerado (19). La pared del tubo hueco tiene una dimensión de diámetro interno (d3) que puede variar de 5.5 a 30 pulgadas (14-76 mm) y un diámetro (d4) que puede variar de 6 a 36 pulgadas (15-91 mm), dependiendo del modelo y el tipo de material utilizado para construir el tubo hueco (por ejemplo, aleación refractaria de metal, ladrillo refractario, carburo de silicio, mullita). El ángulo de inclinación del tubo puede variar de 0.5 a 5.0 grados y la rotación del tubo puede operar de 0.5 a 10 rpm. La velocidad de alimentación para un calcinador giratorio a pequeña escala puede variar de aproximadamente 5 a 10 kg/hora, y una velocidad de alimentación a escala de producción industrial puede variar de aproximadamente 227 a 910 kg/hora. El calcinador giratorio puede calentarse a una temperatura de sinterización de 800 a 1400°C, y el material de la alimentación puede calentarse a una velocidad de hasta 200°C/minuto conforme la materia prima entra en la zona calentada. El enfriamiento ocurre en la última porción del tubo conforme la materia prima se mueve de la zona calentada a una zona no calentada. El producto se enfría, por ejemplo, con un sistema de enfriamiento con agua, a temperatura ambiente y se recolecta. Las máquinas giratorias de calcinación adecuadas pueden obtenerse de Harper International, Buffalo, New York, o de Alstom Power, Inc., Applied Test Systems, Inc., y otros fabricantes del equipo. El aparato puede, opcionalmente, estar equipado con dispositivos de control y detección electrónicos dentro del procedimiento, un sistema de enfriamiento, varios diseños de aparatos de alimentación y otros dispositivos opcionales. Cuando se aglomera el grano abrasivo con materiales aglutinantes que curan a una temperatura más baja (por ejemplo, de aproximadamente 145 a aproximadamente 500°C), puede utilizarse una modalidad alterna de este aparato de horno giratorio. La modalidad alterna, un secador giratorio, está equipado para suministrar aire calentado al extremo de descarga del tubo para calentar la mezcla del grano abrasivo, curar el material aglutinante, ligarlo al grano y aglomerar por lo tanto el grano abrasivo conforme éste se recolecta del aparato. Como se utiliza aquí, el término "horno giratorio de calcinación", incluye tales dispositivos giratorios de secado. En una tercera modalidad del procedimiento útil aquí para hacer aglomerados, una mezcla de grano abrasivo, los materiales aglutinantes y un sistema aglutinante orgánico se alimentan en un horno, sin preaglomeración y se calienta. La mezcla se calienta a una temperatura suficientemente alta para causar que el material aglutinante se funda, fluya y se adhiera al grano, a continuación se enfría para hacer un compuesto. El compuesto se tritura y criba para hacer los aglomerados sinterizados. En la cuarta modalidad, los aglomerados no se sinterizan antes de hacer la herramienta abrasiva, en su lugar, los aglomerados "en crudo", se moldean con el material ligante para formar un cuerpo de la herramienta, y el cuerpo se cuece para formar la herramienta abrasiva. En un método preferido para llevar a cabo este procedimiento, un material aglutinante vitrificado de alta viscosidad (cuando se funde para formar un líquido), se utiliza para el aglomerar el grano en el estado crudo. Los aglomerados en crudo se secan en un horno y se mezclan con una segunda composición ligante vitrificada, de manera preferida de viscosidad menor, y se moldean en la forma de una herramienta abrasiva en crudo. Esta herramienta en crudo se cuece a una temperatura que es efectiva para fundir por vitrificación, pero que evita el flujo del material aglutinante vitrificado de alta viscosidad. La temperatura de cocción se selecciona para que sea suficientemente alta para fundir por vitrificación la composición del material aglutinante en un vidrio; aglomerando por lo tanto el grano, y causar que la composición ligante fluya, ligue los aglomerados y forme la herramienta. No es esencial seleccionar materiales con diferente viscosidad y materiales con diferentes temperaturas de fusión por vitrificación o fusión, para llevar a cabo este procedimiento. Pueden utilizarse otras combinaciones de materiales aglutinantes y materiales ligantes conocidos en el campo, en esta técnica para hacer herramientas abrasivas a partir de aglomerados en estado crudo. Las herramientas abrasivas ligadas de la invención incluyen muelas abrasivas para rectificar, muelas segmentadas, discos, muelas de esmerilar, piedras y otros compuestos abrasivos conformados monolíticos o segmentados. Las herramientas abrasivas de la invención comprenden aproximadamente 5 a 75% en volumen, de manera preferida de 10 a 60% en volumen, de manera más preferida de 20 a 52% en volumen de aglomerados de grano abrasivo. En una modalidad preferida, las herramientas abrasivas ligadas vitrificadas, comprenden de aproximadamente 3 a 25% en volumen, de manera más preferida de 4 a 20% en volumen, y de manera más preferida de 5 a 19% en volumen del ligante. Junto con los aglomerados de granos abrasivos y el ligante, estas herramientas comprenden de aproximadamente 35 a 80% en volumen de porosidad, esta porosidad incluye al menos 30% en volumen de porosidad interconectada, de manera preferida de 55 a 80% en volumen de porosidad, esta porosidad incluye al menos 50% en volumen de porosidad interconectada. Las herramientas abrasivas ligadas vitrificadas pueden comprender de 35 a 52% en volumen de aglomerados sinterizados, de 3 a 13% en volumen de ligante vitrificado y de 35 a 70% en volumen de porosidad. La cantidad de porosidad interconectada se determina midiendo la permeabilidad al fluido de la herramienta, de acuerdo con el método de la Patente de E.U.A. No. -A-5,738,696. Como se utiliza aquí, Q/P = la permeabilidad al fluido de una herramienta abrasiva, en donde Q significa la velocidad de flujo expresada como ce de flujo de aire, y P significa la presión diferencial. El término Q/P representa el diferencial de presión medido entre la estructura de la herramienta abrasiva y la atmósfera a una velocidad de flujo dada de un fluido (por ejemplo, aire). Esta permeabilidad relativa Q/P es proporcional al producto del volumen del poro y el cuadrado del tamaño del poro. Se prefieren los tamaños de poro más grandes. La geometría del poro y el tamaño del grano abrasivo son otros factores que afectan a Q/P, con un tamaño del grano rugoso más grande que proporciona una permeabilidad relativa más alta. Las herramientas abrasivas de la invención están caracterizadas por valores más altos de permeabilidad al fluido, que las herramientas comparables de la técnica anterior. Como se utiliza aquí, "herramientas comparables de la técnica anterior", son aquellas herramientas hechas con el mismo grano abrasivo y los materiales ligantes a los mismos porcentajes en volumen de porosidad y ligante que aquéllos de la invención. En general, las herramientas abrasivas de la invención tienen valores de permeabilidad al fluido de aproximadamente 30 a 100% más altos que los valores de las herramientas abrasivas comparables de la técnica anterior. Las herramientas abrasivas, de manera preferida, están caracterizadas por valores de permeabilidad al fluido al menos 10% más altos, de manera más preferida al menos 30% más altos, que aquéllos de las herramientas comparables de la técnica anterior. Los parámetros exactos de la permeabilidad relativa al' fluido para tamaños y formas de aglomerado, tipos de ligantes y niveles de porosidad particulares, pueden determinarse por el practicante, aplicando la Ley de D'Arcy a los datos empíricos para un tipo dado de herramienta abrasiva. La porosidad dentro de las muelas abrasivas surge del espacio abierto proporcionado por la densidad de empaque natural de los componentes de la herramienta, particularmente los aglomerados abrasivos, y, opcionalmente, agregando un medio inductor del poro convencional. Los medios inductores del poro adecuados incluyen, de manera no exclusiva, esferas huecas de vidrio, corteza de nogal triturada, esferas o perlas huecas de material plástico o compuestos orgánicos, partículas de vidrio espumado, mullita en burbujas y alúmina en burbujas, y combinaciones de los mismos. Las herramientas pueden fabricarse con inductores de la porosidad de celda abierta, tales como perlas de naftaleno, u otros gránulos orgánicos, los cuales se queman durante la cocción de la herramienta para dejar espacios huecos dentro de la matriz de la herramienta, o pueden fabricarse con medio hueco inductor del poro, de celda cerrada (por ejemplo, esferas huecas de vidrio). Las herramientas abrasivas preferidas de la invención no contienen un medio inductor del poro agregado o contienen una cantidad menor de medio inductor del poro agregado, para proporcionar una herramienta abrasiva con un contenido de porosidad del cual al menos 30% en volumen es porosidad ¡nterconectada. Las herramientas abrasivas ligadas de la invención tienen una estructura porosa. En esta estructura, el diámetro promedio de los aglomerados sinterizados no es mayor que una dimensión promedio de la porosidad ¡nterconectada cuando la porosidad ¡nterconectada se mide a un punto de máxima abertura. Las herramientas terminadas contienen opcionalmente granos abrasivos secundarios agregados, rellenos, adyuvantes para la rectificación y medio inductor del poro, y combinaciones de estos materiales. El % en volumen total de grano abrasivo en las herramientas (granos aglomerados y no aglomerados), puede variar de aproximadamente 34 a aproximadamente 56% en volumen, de manera más preferida de aproximadamente 36 a aproximadamente 54% en volumen, y de manera más preferida de aproximadamente 36 a aproximadamente 46% en volumen de la herramienta. Las herramientas abrasivas ligadas, de manera preferida, tienen una densidad menor que 2.2 g/cc. Cuando un grano abrasivo se utiliza en combinación con los aglomerados abrasivos, los aglomerados proporcionan, de manera preferida, de aproximadamente 5 a aproximadamente 100% en volumen del grano abrasivo total de la herramienta, y de manera más preferida de aproximadamente 30 a aproximadamente 70% en volumen del abrasivo total en la herramienta. Cuando se utilizan tales granos abrasivos secundarios, estos granos abrasivos de manera preferida, proporcionan de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 95% en volumen del grano abrasivo total de la herramienta, y de manera más preferida, de aproximadamente 30 a aproximadamente 70% en volumen. Los granos abrasivos secundarios incluyen, de manera no exclusiva, varios óxidos de aluminio, sol gel de alúmina, bauxita sinterizada, carburo de silicio, alúmina-zirconia, aluminoxinitruro, óxido de cerio, subóxido de boro, nitruro de boro cúbico, diamante, pedernal y granos de granate, y combinaciones de los mismos. Las herramientas abrasivas de la presente invención de manera preferida, están ligadas con un ligante vitreo. Cualquiera de los varios ligantes conocidos en la técnica para hacer herramientas abrasivas, puede seleccionarse para utilizarse aquí. Los ejemplos de los ligantes adecuados pueden encontrarse en las Patentes de E.U.A. Nos. 4,543,107; 4,898,597; 5,203,886; 5,401 ,284; 5,536,283; 5,095,665; 5,863,308; y 5,094,672, las cuales se incorporan aquí como referencia. Después de la cocción, estas composiciones de ligante vitreo incluyen, de manera preferida, pero no exclusiva, una combinación de los siguientes óxidos: S¡02, Al203, Na20, Li20 y B203. Otros óxidos, tales como ?20, ???, Zr02, y óxidos alcalinotérreos, tales como CaO, MgO y BaO, pueden estar presentes. El óxido de cobalto (COO), y otras fuentes de color, pueden incluirse en donde es deseable tener color en el ligante. Otros óxidos, tales como Fe203, ???2 y P2O5, y otros compuestos que existen como impurezas en los materiales en bruto, pueden incluirse en el ligante. Pueden utilizarse fritas además de los materiales ligantes en bruto (o sin cocer), en lugar de los materiales ligantes en bruto. Los materiales en bruto para el ligante pueden incluir arcilla, caolín, alúmina, carbonato de litio, pentahidrato de bórax o ácido bórico, sosa comercial, pedernal y wolastonita, y tales otros materiales ligantes son también conocidos en la técnica. El ligante vitrificado puede ser un material vitreo o un material cerámico, con o sin regiones amorfas. Los aglutinantes orgánicos se agregan de manera preferida a los componentes ligantes en polvo, como fritas o en bruto, como adyuvantes para el moldeo o el procesamiento. Estos aglutinantes pueden incluir dextrinas, almidón, cola de proteína animal y otros tipos de cola, un componente líquido, tal como agua, modificadores de la viscosidad o el pH y adyuvantes del mezclado. El uso de aglutinantes mejora la uniformidad de la muela y la calidad estructural de la muela prensada precocida o en crudo y la muela cocida. Debido a que los aglutinantes se queman durante la cocción, no se vuelven parte del ligante o la herramienta abrasiva terminada. Puede agregarse un promotor inorgánico de la adhesión a la mezcla para mejorar la adhesión de los ligantes vitreos a los aglomerados del grano abrasivo conforme se necesite, durante los procedimientos de mezclado y moldeo. El promotor inorgánico de la adhesión puede utilizarse con o sin un aglutinante orgánico en la preparación de los aglomerados. Para algunos de los aglomerados, la herramienta abrasiva puede hacerse sin material ligante agregado, con la condición de que esté presente suficiente material aglutinante en la herramienta para proporcionar propiedades de resistencia mecánica apropiadas en la herramienta abrasiva durante la fabricación de la herramienta y el uso de la herramienta en operaciones de rectificación. Por ejemplo, una herramienta abrasiva puede construirse de al menos 70% en volumen de aglomerados, que tienen un contenido de material aglutinante de al menos 5% en volumen del aglomerado. La densidad y dureza de las herramientas abrasivas se determinan mediante la selección de los aglomerados, el tipo de ligante y otros componentes de la herramienta, el contenido de porosidad, junto con el tamaño y tipo del molde y procedimiento de prensado seleccionado. Las muelas abrasivas pueden moldearse y prensarse por cualquier medio conocido en la técnica, incluyendo técnicas de prensado en caliente, en tibio y en frío. Debe tenerse cuidado al seleccionar una presión de moldeo para formar las muelas en crudo, para evitar triturar una cantidad excesiva de los aglomerados de grano abrasivo (por ejemplo, más del 50%, en peso, de los aglomerados), y para conservar la estructura tridimensional de los aglomerados. La presión máxima apropiada aplicada para hacer las muelas de la invención depende de la forma, el tamaño, el espesor y el componente ligante de la muela abrasiva, y de la temperatura de moldeo. En los procedimientos de fabricación comunes, la presión máxima puede variar de aproximadamente 3,100 a 20,000 libras/pulgada cuadrada (218 a 1 ,406 Kg/cm cuadrado). El moldeo y el prensado se llevan a cabo de manera preferida de aproximadamente 775 a 1 ,550 Kg/cm cuadrado, de manera más preferida de 465 a 1 ,085 Kg/cm cuadrado. Los aglomerados de la invención tienen suficiente resistencia mecánica para soportar los pasos de moldeo y prensado llevados a cabo en los procedimientos típicos de fabricación comercial para hacer herramientas abrasivas. Las muelas abrasivas pueden cocerse mediante métodos conocidos por aquéllos con experiencia en la técnica. Las condiciones de la cocción se determinan principalmente por el ligante y los abrasivos utilizados realmente, y por el tipo de material aglutinante contenido en el aglomerado del grano abrasivo. Dependiendo de la composición química del ligante seleccionado, un ligante vitrificado puede cocerse de 600 a 1250°C, de manera preferida de 850 a 1200°C, para proporcionar las propiedades mecánicas necesarias para rectificar metales, cerámica u otros materiales. El cuerpo ligado vitrificado también puede impregnarse además, después de la cocción de una manera convencional con un adyuvante de la rectificación, tal como azufre; o con un vehículo, tal como una resina epoxi, para llevar el adyuvante de la rectificación hacia los poros de la muela.

La selección del ligante vitrificado adecuado dependerá de cual procedimiento de aglomeración está en uso, y si debe mantenerse una diferencia en la temperatura de fusión o de fusión por vitrificación o la viscosidad entre el ligante y el material aglutinante del aglomerado. En la fabricación de una muela para rectificar ligada vitrificada u otra herramienta abrasiva a partir de los aglomerados abrasivos, puede seleccionarse una de varias técnicas generales. En la primera, se aplica ün material aglutinante vitrificado con temperatura de cocción relativamente elevada (por ejemplo, se funde por vitrificación por encima de aproximadamente 1 ,000°C), para aglomerar el grano. A continuación, se mezcla una segunda composición del ligante vitrificado en polvo, de temperatura de cocción más baja (por ejemplo, se funde por vitrificación de aproximadamente 650 a 975°C), con los aglomerados del grano y se moldean en la forma de una herramienta abrasiva. La herramienta en la etapa en crudo, se cuece a la temperatura de cocción más baja del segundo material ligante para crear una herramienta abrasiva terminada. En una modalidad preferida, el ligante vitrificado tiene una temperatura de cocción del ligante al menos 150°C menor que la temperatura de fusión o de fusión por vitrificación del material aglutinante. En la segunda técnica, los diferenciales de viscosidad entre los vidrios fundidos o fundidos por vitrificación en su estado líquido, se explotan para utilizar la misma temperatura de cocción para hacer el aglomerado y la cocción de la muela abrasiva. Se utiliza un material aglutinante vitrificado de alta viscosidad para aglomerar el grano en un primer paso de cocción. A continuación, los aglomerados cocidos se mezclan con una segunda composición ligante vitrificada de viscosidad más baja, y se moldean en la forma de una herramienta abrasiva en crudo. La herramienta moldeada puede cocerse a aproximadamente la misma temperatura que la temperatura del primer paso de cocción utilizada para hacer los aglomerados, debido a que cuando está en un estado líquido caliente, el material aglutinante no se adelgazará excesivamente y correrá fuera del grano. Así, puede mantenerse la configuración tridimensional original del aglomerado. En una modalidad preferida de esta técnica, la viscosidad del ligante vitrificado en la temperatura de fusión del material aglutinante es al menos 33% más baja que la viscosidad del material aglutinante en su temperatura de fusión. Así, cuando la viscosidad del material aglutinante es de aproximadamente 345 a 55,300 poises a 1180°C, el material ligante vitrificado preferido se caracteriza por una viscosidad de aproximadamente 30 a 37,000 poises a 1180°C. En la tercera técnica, se utiliza un material aglutinante con temperatura de cocción intermedia (por ejemplo, aproximadamente 850-975°C), para aglomerar el grano, pero la aglomeración se hace a una temperatura más alta que la temperatura de fusión por vitrificación o fusión del material aglutinante (por ejemplo, 000-1200°C). Los aglomerados se mezclan con el mismo material aglutinante que se utiliza para la composición ligante vitrificada y la mezcla se moldea en la forma de una herramienta abrasiva en crudo. La herramienta en crudo se cuece a una temperatura más baja (por ejemplo, aproximadamente 850-975°C) que la temperatura utilizada para fundir el material aglutinante para aglomerar el grano. La temperatura más baja es efectiva para ligar los aglomerados. Este procedimiento mantiene la estructura tridimensional de los aglomerados, debido a que la primera capa del material aglutinante no fluye a la temperatura de cocción de la herramienta abrasiva. En una cuarta técnica, se utiliza la misma composición como el material aglutinante y ligante para la muela y la aglomeración y la muela se llevan a cabo a la misma temperatura. Existe la teoría de que debido a que el material aglutinante se ha fundido por vitrificación para formar un vidrio adherido al grano abrasivo durante la aglomeración, las propiedades de los materiales aglutinantes se han alterado. Así, el material aglutinante fundido por vitrificación dentro de los aglomerados sinterizados, fluye a una temperatura más alta que el material ligante no fundido por vitrificación, y los aglomerados retienen su forma conforme la muela se cuece. En una modalidad preferida, la composición utilizada para el material aglutinante y ligante, contiene algunos materiales en bruto y no consisten de una composición de vidrio fritado. En una quinta técnica para hacer las herramientas abrasivas vitrificadas, la herramienta se hace sin agregar material ligante. Los aglomerados se empacan en un molde para herramienta, se prensan y cuecen a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 500 a 1400°C para formar la herramienta. Los materiales aglutinantes utilizados para hacer los aglomerados, comprenden una composición ligante vitrificada y el material aglutinante está presente en una cantidad suficiente del aglomerado (por ejemplo, de aproximadamente 5 a 15% en volumen del aglomerado), para ligar los aglomerados en la herramienta abrasiva vitrificada terminada. Los aglomerados pueden ligarse con todos los tipos conocidos de ligantes, tales como ligantes de resina u orgánicos, y ligantes metálicos, conocidos en la técnica para fabricar herramientas abrasivas ligadas. El intervalo de por ciento en volumen para los aglomerados, adecuado para utilizarse en las herramientas abrasivas vitrificadas, también es satisfactorio para las herramientas ligadas orgánicas y metálicas. Las herramientas ligadas orgánicas y metálicas, usualmente comprenden porcentajes en volumen más altos de ligante y porcentajes en volumen más altos de porosidad que las herramientas ligadas vitrificadas, y el contenido de grano abrasivo puede ser mayor. Las herramientas ligadas orgánicas y metálicas pueden mezclarse, moldearse y curarse o sinterizarse, de acuerdo con varios métodos de procesamiento y con varias proporciones de los componentes del grano abrasivo o aglomerado, ligante y porosidad, como se sabe en la técnica. Los aglomerados de la invención pueden utilizarse en herramientas ligadas metálicas con una sola capa, así como en estructuras tridimensionales con múltiples capas, herramientas monolíticas y herramientas abrasivas con matriz segmentada, como se sabe en la técnica.

Las herramientas abrasivas de la invención incluyen muelas abrasivas, discos, muelas de esmerilar y piedras y barras que son particularmente efectivas en aplicaciones de rectificación que tienen un contacto con un área superficial grande entre la herramienta abrasiva y la pieza. Tales aplicaciones u operaciones de rectificación incluyen, de manera no exclusiva, rectificación de la superficie con alimentación muy lenta u otra rectificación de precisión, operaciones de rectificación porosas en el taller de herramientas, operaciones de rectificación del diámetro interno y en la rectificación fina de la superficie de cerámica y otras piezas frágiles. Las operaciones de rectificación o pulido fino que utilizan un grano abrasivo dimensionado en mieras o submicras, se beneficiarán del uso de herramientas hechas con los aglomerados de la invención. Con relación a las herramientas y sistemas de superacabado o pulido convencionales, las herramientas de la invención hechas con tales aglomerados abrasivos de granos rugosos finos, se erosionarán a fuerzas de rectificación menores con poco o ningún daño a la superficie de la pieza durante las operaciones de acabado de precisión (por ejemplo, para proporcionar acabados de espejo en componentes de vidrio y cerámica). La vida de la herramienta permanece satisfactoria debido a las estructuras aglomeradas, particularmente en herramientas con una sola capa, pero también en las herramientas de matriz tridimensional y en suspensión. En la rectificación de precisión de un perfil afilado, la friabilidad de los aglomerados contribuye a menos ciclos de restauración. Debido a la porosidad ¡nterconectada de las herramientas, se mejoran el suministro de refrigerante y la eliminación de desechos, resultando en operaciones de rectificación más frías, menos daño térmico a la pieza y menos desgaste de la máquina para rectificar. Debido a que los granos abrasivos con tamaño del grano rugoso más pequeño en forma aglomerada, dan la eficiencia de rectificación de un grano de tamaño de grano rugoso mayor, pero dejan un acabado superficial más liso, la calidad de la parte de trabajo de rectificación con frecuencia mejora de manera significativa. Los siguientes Ejemplos se proporcionan a manera de ilustración de la invención, y no a manera de limitación.

EJEMPLO 1 Se preparó una serie de muestras de granos abrasivos aglomerados en un aparato giratorio de calcinación (encendido eléctrico, modelo # HOU-5D34-RT-28, temperatura máxima de 1 ,200°C, entrada de 30 KW, equipado con un tubo de metal refractario de 72" (183 cm) de largo, 5.5" (14 cm) de diámetro interno, fabricado por Harper International, Buffalo, New York). El tubo de metal refractario se reemplazó por un tubo de carburo de silicio de las mismas dimensiones, y el aparato se modificó para operar a una temperatura máxima de 1 ,550°C. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, a un punto de ajuste de control de temperatura de la zona caliente de 1 ,180°C, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 9 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 a 3 grados, y una velocidad de alimentación del material de 6-10 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1. El rendimiento de los granulos que fluyen libremente útiles (definidos como mallas -12 a la artesa), fue del 60 al 90% del peso total de la materia prima antes de la calcinación. Las muestras de aglomerado se hicieron a partir de una mezcla simple de grano abrasivo, material aglutinante y mezclas de agua, descritas en el Cuadro 1-1. Las composiciones del material aglutinante ligado vitrificado, utilizadas para preparar las muestras se listan en el Cuadro 2. Las muestras se prepararon a partir de tres tipos de granos abrasivos: alúmina 38A fundida por vitrificación, alúmina 32A fundida por vitrificación y grano Norton SG de sol gel de alfa-alúmina sinterizada, obtenido de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, EUA, en los tamaños del grano rugoso listados en el Cuadro 1. Después de la aglomeración en el aparato giratorio de calcinación, las muestras de grano abrasivo aglomerado se cribaron y probaron para la densidad de empaque suelta (LPD), distribución del tamaño y resistencia del aglomerado. Estos resultados se muestran en el Cuadro .

CUADRO 1-1 Características del Gránulo Aglomerado Muestra Peso % en % en LDP DistriDistribu% de Presión No. libras peso del volumen g/cc bución ción densidad a 50% grano (Kg) de material del -12/ promepromerelativa de la líquido la aglutimaterial artesa dio del dio del promefracción material mezcla nante (en aglutitamaño tamaño dio trituraaglutibase al nante3 mieras tamaño da nante grano) de la MPa malla 1 2.0 3.18 1.46 334 -40/+50 41.0 0.6+0.1 grano 30.00 rugoso (13.6) 60 0.60 38A (0.3) agua 0.64 material (0.3) aglutinante A 8 2.0 3.15 1.38 120 -120/ 39.1 grano +140 rugoso 30.00 120 (13.6) SG 0.60 agua (0.3) matenal 0.66 agluti(0.3) nante E 9 6.0 8.87 1.03 973 -18/+20 27.6 - grano 30.00 rugoso (13.6) 60 0.90 SG (0.4) agua 2.05 matenal (0.9) aglutinante C a El % en volumen del material aglutinante es un porcentaje del material sólido dentro del gránulo (es decir, el material aglutinante y el grano) después de la cocción, y no incluye el % en volumen de porosidad. El % en volumen del material aglutinante de los aglomerados cocidos, se calculó utilizando la LOI promedio (pérdida con la ignición) de los materiales en bruto del material aglutinante. Los aglomerados sinterizados se dimensionaron con tamices de prueba estándar de E.U.A., en un aparato de cribado vibratorio (Ro-Tap; Modelo RX-29; W.S. Tyler Inc. Mentor, OH). Los tamaños de malla de la criba variaron de 18 a 140, como sea apropiado para las diferentes muestras. La densidad empacada suelta de los aglomerados sinterizados (LPD), se midió por el procedimiento Estándar Nacional Americano para la Densidad Aparente de Granos Abrasivos.

La densidad relativa promedio inicial, expresada como un porcentaje, se calculó dividiendo la LPD (p) entre una densidad teórica de los aglomerados (p0), suponiendo una porosidad de cero. La densidad teórica se calculó de acuerdo con el método volumétrico de la regla de las mezclas a partir del porcentaje en peso y la gravedad específica del material aglutinante y del grano abrasivo contenido en los aglomerados. La resistencia de ios aglomerados se midió mediante una prueba de compactación. Las pruebas de compactación se realizaron utilizando una matriz de acero lubricado de una pulgada (2.54 cm) de diámetro en una máquina de prueba universal Instron® (modelo MTS 1125, 20,000 libras (9072 Kg)), con una muestra de aglomerado de 5 gramos. La muestra de aglomerado se vertió en la matriz y se niveló ligeramente golpeando el exterior de la matriz. Se insertó un punzón superior y se hizo bajar una cruceta hasta que se observó una fuerza ("posición inicial") sobre el indicador. Se aplicó presión a una velocidad constante de incremento (2 mm/minuto) a la muestra, hasta un máximo de 180 MPa de presión. El volumen de la muestra de aglomerado (la LPD compactada de la muestra), observada como un desplazamiento de la cruceta (la deformación), se registró como la densidad relativa como una función del logaritmo de la presión aplicada. El material residual se cribó a continuación, para determinar el porcentaje de la fracción triturada. Se midieron diferentes presiones para establecer una gráfica de la relación entre el logaritmo de la presión aplicada y el porcentaje de la fracción triturada. Los resultados se reportan en el Cuadro 1 como el logaritmo de la presión en el punto en donde la fracción triturada iguala al 50 por ciento en peso de la muestra de aglomerado. La fracción triturada es la relación del peso de las partículas trituradas que pasan a través de la criba más pequeña al peso del peso inicial de la muestra. Estos aglomerados tuvieron características de LPD, distribución de tamaño y resistencia al moldeo y retención del tamaño del gránulo, adecuadas para utilizarse en la fabricación comercial de muelas abrasivas para rectificar. Los aglomerados terminados, sintetizados, tuvieron formas tridimensionales que varían entre formas triangulares, esféricas, cúbicas, rectangulares y otras formas geométricas. Los aglomerados consisten de una pluralidad de granos rugosos abrasivos individuales (por ejemplo, 2 a 20 granos rugosos) ligados por un material ligante vitreo en puntos de contacto de grano rugoso a grano rugoso. El tamaño del gránulo del aglomerado se incrementó con un incremento en la cantidad de material aglutinante en el gránulo aglomerado sobre el intervalo de 3 a 20% en peso del material aglutinante. Se observó una resistencia a la compactación adecuada para todas las muestras 1-9, indicando que el material aglutinante vitreo maduró y fluyó para crear un ligado efectivo entre los granos abrasivos dentro del aglomerado. Los aglomerados hechos con 10% en peso de material aglutinante tuvieron una resistencia a la compactación significativamente más alta que aquéllos hechos con 2 ó 6% en peso de material aglutinante.

Los valores de la LPD más bajos fueron un indicador de un mayor grado de aglomeración. La LPD de los aglomerados disminuyó con un incremento del % en peso del material aglutinante y con la disminución del tamaño del grano rugoso abrasivo. Las diferencias relativamente grandes entre 2 y 6% en peso del material aglutinante, en comparación con las diferencias relativamente pequeñas entre 6 y 10% en peso de material aglutinante, indican que un % en peso de material aglutinante de menos que 2% en peso, puede ser inadecuado para la formación de aglomerados. A los porcentajes en peso mayores, por encima de aproximadamente 6% en peso, la adición de más material aglutinante puede no ser benéfica para hacer aglomerados significativamente más grandes o más resistentes. Como se sugiere por los resultados del tamaño del gránulo aglomerado, las muestras del material aglutinante C, que tienen la viscosidad vitrea en estado fundido más baja a la temperatura de aglomeración, tuvieron la LPD más baja de los tres materiales aglutinantes. El tipo de abrasivo no tuvo un efecto significativo en la LPD.

CUADRO 2 Material Aglutinante Utilizado en los Aglomerados a. La variación del material aglutinante A-1 expuesta en paréntesis, se utilizó para las muestras del Ejemplo 2. b. Las impurezas (por ejemplo, Fe2C>3 y Ti02), están presentes a aproximadamente 0.1-2%.

EJEMPLO 2 Se hicieron muestras adicionales de aglomerados utilizando varias otras modalidades de procesamiento y materias primas.

Se formó una serie de aglomerados (muestras nos. 10-13) a diferentes temperaturas de sinterizado que varían de 1100 a 1250°C, utilizando un aparato giratorio de calcinación (modelo #HOU-6D60-RTA-28, equipado con un tubo de mullita de 120 pulgadas (305 cm) de largo, 5.75 pulgadas (15.6 cm) de diámetro interno, 3/8 de pulgada (0.95 cm) de grueso, que tiene una longitud calentada de 60 pulgadas (152 cm), con tres zonas de control de la temperatura. El aparato se fabricó por Harper International, Buffalo, New York). Se utilizó una unidad de alimentación Brabender con control ajustable de la velocidad de alimentación volumétrica para dosificar el grano abrasivo y la mezcla de material aglutinante en el tubo de calentamiento del aparato giratorio de calcinación. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 4 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 grados, y una velocidad de alimentación de 8 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1. La selección de la temperatura y otras variables utilizadas para hacer estos aglomerados se exponen en el Cuadro 2-1. Todas las muestras contenían una mezcla, en una base de % en peso, de 89.86% de grano abrasivo (grano de alúmina 38A de grano rugoso 60 obtenido de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.), 10.16% de mezcla de aglutinante (6.3% en peso de aglutinante de proteína líquida AR30, 1.0% de Carbowax® 3350 PEG y 2.86% de material aglutinante A). Esta mezcla proporcionó 4.77% en volumen de material aglutinante y 95.23% en volumen de grano en el gránulo aglomerado sinterizado. La densidad teórica calculada de los gránulos aglomerados (suponiendo ninguna porosidad) fue de 3.852 g/cc.. Antes de colocar la mezcla en la unidad de alimentación, los aglomerados en la etapa en crudo se formaron mediante extrusión simulada. Para preparar los aglomerados, el aglutinante de proteína líquida se calentó para disolver el Carbowax® 3350 PEG. A continuación, el material aglutinante se agregó lentamente mientras se agita la mezcla. Los granos abrasivos se agregaron a una mezcladora de alto corte (44 pulgadas (112 cm) de diámetro), y la mezcla aglutinante de material aglutinante se agregó lentamente al grano en la mezcladora. La combinación se mezcló durante 3 minutos. La combinación mezclada se cribó en húmedo a través de una criba de cajón de 12 mallas (tamaño del tamiz estándar de E.U.A.), en charolas en una capa a una profundidad máxima de una pulgada (2.5 cm) para formar aglomerados húmedos, en crudo (sin cocer), eximidos. La capa de aglomerados extruidos se secó en un horno a 90°C durante 24 horas. Después del secado, los aglomerados se cribaron nuevamente utilizando una criba de cajón de 12 a 16 mallas (tamaño del tamiz estándar de E.U.A.). Se observó durante la calcinación giratoria que los aglomerados hechos en el estado crudo parecen romperse cuando se calientan, y a continuación, se vuelven a formar conforme se tamborean fuera del extremo de salida de la porción calentada del tubo giratorio calcinador. El tamaño más grande de los gránulos aglomerados hechos en el estado crudo, con relación a aquél de los gránulos aglomerados después de la cocción, fue fácilmente evidente tras la inspección visual de las muestras. Después de la cocción, se observó que los tamaños de las partículas aglomeradas eran suficientemente uniformes para propósitos comerciales, con una distribución en tamaño en un intervalo de aproximadamente 500-1200 mieras. Las mediciones de la distribución del tamaño se exponen en el Cuadro 2-2, a continuación. En rendimiento, tamaño, resistencia al triturado y LPD fueron aceptables para el uso comercial para hacer muelas para rectificar.

CUADRO 2-1 a. Temperatura del punto de ajuste del controlador del calcinador giratorio (para las 3 zonas). b. "n/a" indica que no se hizo ninguna medición.

CUADRO 2-2 Distribución del tamaño de partícula para los aglomerados cocidos EJEMPLO 3 Se prepararon aglomerados (muestras nos. 14-23) como se describe en el Ejemplo 2, excepto que la temperatura se mantuvo constante a 1000°C, y se utilizó un aparato giratorio calcinador modelo #KOU-8D48-RTA-20, equipado con un tubo de sílice fundida por vitrificación de 108 pulgadas (274 cm) de largo, 8 pulgadas (20 cm) de diámetro interno, que tiene una longitud calentada de 48 pulgadas (122 cm), con tres zonas de control de la temperatura. El aparato se fabricó por Harper International, Buffalo, New York. Se examinaron varios métodos para preparar la mezcla precocida de granos y material aglutinante. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 3 a 4 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 grados, y una velocidad de alimentación de 8 a 10 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1. Todas las muestras contenían 30 libras (13.6 Kg) de grano abrasivo (el mismo grano utilizado en el Ejemplo 2, excepto que la muestra 16 contenía 25 libras (1 1.3 Kg) de un grano de sol gel de alúmina Norton SG® de grano rugoso 70, obtenido de Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc.) y 0.9 libras (0.41 Kg) de material aglutinante A (proporcionando 4.89% en volumen de material aglutinante en el aglomerado sinterizado). El material aglutinante se dispersa en diferentes sistemas aglutinantes antes de la adición al grano. El sistema aglutinante del Ejemplo 2 ("Aglutinante 2"), se utilizó para algunas muestras y otras muestras se hicieron utilizando un aglutinante de proteína líquida AR30 ("Aglutinante 3") en los porcentajes en peso listados a continuación en el Cuadro 3. La muestra 20 se utilizó para preparar aglomerados en estado crudo, sin cocer, mediante el método de extrusión simulada del Ejemplo 2. Las variables probadas y los resultados de prueba de las pruebas se resumen a continuación en el Cuadro 3.

CUADRO 3 Tratamientos del aglutinante en la etapa en crudo Estos resultados confirman que la aglomeración en estado crudo no se necesita para formar una calidad y rendimiento aceptables de los gránulos aglomerados sinterizados (comparar las muestras 18 y 20). Puesto que el % en peso del Aglutinante 3 utilizado en la mezcla inicial se incrementó de 1 a 8%, la LPD mostró una tendencia hacia una disminución moderada, indicando que el uso de un aglutinante tiene un efecto benéfico, pero no esencial, en el procedimiento de la aglomeración. Así, de manera bastante inesperada, no pareció necesario preformar una forma o tamaño deseados del gránulo aglomerado, antes de sinterizarlo en un calcinador giratorio. La misma LPD se logró simplemente alimentando una mezcla húmeda de los componentes del aglomerado en el calcinador giratorio y tamboreando la mezcla conforme pasa a través de la porción calentada del aparato.

EJEMPLO 4 Se prepararon los aglomerados (muestras nos. 24-29) como se describió en el Ejemplo 2, excepto que la temperatura se mantuvo constante a 1200°C y se examinaron varios métodos para la preparación de la mezcla precocida de grano y material aglutinante. Todas las muestras (excepto las muestras 28-29), contenían una mezcla de 300 libras (136.4 Kg) de grano abrasivo (el mismo grano que en el Ejemplo 2: alúmina 38A grano rugoso 60) y 9.0 libras (4.1 Kg) de material aglutinante A (proporcionando 4.89% en volumen de material aglutinante en el aglomerado sinterizado). La muestra 28 (misma composición que el Ejemplo 2), contenía 44.9 libras (20.4 Kg) de grano y 1.43 libras (0.6 Kg) de material aglutinante A. El material aglutinante se combinó con la mezcla aglutinante líquida (37.8% en peso (3.1 libras) de aglutinante AR30 en agua) y 4.98 libras de esta combinación se agregaron al grano. La viscosidad de la combinación líquida fue de 784 CP a 22°C (Viscosímetro Brookfield LVF). La muestra 29 (misma composición que el Ejemplo 2), contenía 28.6 libras (13 Kg) de grano y 0.92 libras (0.4 Kg) de material aglutinante A (proporcionando 4.89% en volumen de material aglutinante en el aglomerado sinterizado). El material aglutinante se combinó con la mezcla de aglutinante líquido (54.7% en peso (0.48 libras) de resina Duramax® B1052 y 30.1 % en peso (1.456 libras) de resina Duramax® B1051 en agua) y esta combinación se agregó al grano abrasivo. Las resinas Duramax se obtuvieron de Rohm and Haas, Filadelfia, PA. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 4 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 grados, y una velocidad de alimentación de 8 a 12 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1. La muestra 28 se preaglomeró, antes de la calcinación en un aparato de lecho fluidizado hecho por Niro, Inc., Columbia, Maryland (modelo MP-213 Multi-Processor™, equipado con un cono de tamaño MP-1 (3 pies (0.9 metros) de diámetro en su ancho mayor). Se seleccionaron las siguientes variables del procedimiento para correr las muestras del procedimiento en lecho fluidizado: temperatura del aire a la entrada 64-70°C flujo de entrada de aire de 100-300 metros cúbicos/hora velocidad del flujo del líquido de granulación 440 g/minuto profundidad del lecho (carga inicial 3-4 kg) aproximadamente 10 cm presión del aire 1 bar dos boquillas externas de mezclado del fluido con orificio de 800 mieras El grano abrasivo se cargó en el fondo del aparato, y se dirigió el aire a través del difusor de la placa del lecho fluidizado hacia arriba y hacia el grano. AI mismo tiempo, la mezcla líquida del material aglutinante y el aglutinante se bombeó a la boquilla externa de mezclado y a continuación se roció desde las boquillas a través del difusor de la placa en el grano, recubriendo por lo tanto los granos rugosos abrasivos individuales. Se formaron aglomerados en la etapa en crudo durante el secado del material aglutinante y la mezcla aglutinante. La muestra 29 se preaglomeró, antes de la calcinación, en un procedimiento de extrusión a baja presión utilizando un Benchtop Granulator™ hecho por LCI Corporation, Charlotte, Carolina del Norte (equipado con una canasta perforada que tiene orificios de 0.5 mm de diámetro). La mezcla de grano, material aglutinante y aglutinante se alimentó manualmente en la canasta perforada (la criba del extrusor), se forzó a través de la criba mediante cuchillas giratorias y se recolectó en una artesa de recepción. Los preaglomerados extruidos se secaron en un horno a 90°C durante 24 horas y se utilizaron como la materia prima para el procedimiento giratorio de calcinación. Las variables probadas y los resultados de las pruebas se resumen a continuación en los Cuadros 4-1 y 4-2. Estas pruebas confirman que los resultados expuestos en el Ejemplo 3 también se observaron a una temperatura de cocción más alta (1200 versus 1000°C). Estas pruebas también ilustran que la extrusión a baja presión y la preaglomeración en el lecho fluido pueden utilizarse para hacer gránulos aglomerados, pero que un paso de aglomeración antes de la calcinación giratoria no es necesario para hacer los aglomerados de la invención.

CUADRO 4-1 Características del aglomerado No. de Tratamiento de % en peso de % de Tamaño LPD Muestra la matriz aglutinante en rendimiento promedio g/cc una base de % criba -12 µ??) en peso de mallas grano 24 Aglutinante 3 1.0 71.25 576 1.30 25 Aglutinante 3 4.0 95.01 575 1.30 26 Aglutinante 3 8.0 82.63 568 1.32 27 Aglutinante 2 7.2 95.51 595 1.35 28 Aglutinante 3 7.2 90.39 n/a n/a 29 Resina 7.2 76.17 600 1.27 Duramax CUADRO 4-2 Distribución del tamaño de partícula para los aglomerados EJEMPLO 5 Se prepararon los aglomerados adicionales (muestras nos. 30-37) como se describió en el Ejemplo 3, excepto que la sinterización se hizo a 1180°C, se probaron diferentes tipos de granos abrasivos, y se mezclaron 30 libras (13.6 Kg) de grano abrasivo con 1.91 libras (0.9 Kg) de material aglutinante A (para proporcionar 8.94% en volumen del material aglutinante en los gránulos aglomerados sinterizados). El Aglutinante 3 del Ejemplo 3 se comparó con agua como un aglutinante para la aglomeración en estado crudo. Las muestras 30-34 utilizaron 0.9 libras (0.4 Kg) de agua como un aglutinante. Las muestras 35-37 utilizaron 0.72 libras (0.3 Kg) de Aglutinante 3. Las variables probadas se resumen a continuación en el Cuadro 5.

El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 8.5-9.5 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 grados, y una velocidad de alimentación de 5-8 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ¡lustrado en la Figura 1. Después de la aglomeración, las muestras del grano abrasivo aglomerado se cribaron y probaron para la densidad de empaque suelta (LPD), distribución del tamaño y resistencia del aglomerado. Estos resultados se muestran en el Cuadro 5.

CUADRO 5 No. de Grano abrasivo Aglutinante % en peso Tamaño LPG Presión Muestra de promedio g/cc al 50% aglutinante µ?t? de la en una fracción base de % triturada en peso de MPa grano 30 grano rugoso 60 agua 3.0 479 1.39 1.2+0.1 alumina 57A 31 grano rugoso 60 agua 3.0 574 1.27 2.510.1 alumina 55A 32 grano rugoso 80 agua 3.0 344 1.18 0.410.1 alumina SG 33 grano rugoso 70 agua 3.0 852 1.54 17+1.0 sol gel de alúmina Targa® 34 70/30% en peso agua 3.0 464 1.31 1.1+0.1 grano rugoso 60 grano rugoso 38A/60 alúmina Norton SG 35 grano rugoso 60 Aglutinante 3 2.4 n/a n/a n/a alumina 38A 36 grano rugoso 60 Aglutinante 3 2.4 n/a n/a n/a alúmina Norton SG® 37 60/25/15% en peso Aglutinante 3 2.4 n/a n/a n/a grano rugoso 60 38A/grano rugoso 120 Norton SG /grano rugoso 320 57A Estos resultados demuestran nuevamente la utilidad del agua como un aglutinante temporal para los aglomerados en el procedimiento giratorio de calcinación. Además, las mezclas de tipos de grano, tamaños de grano o ambas, pueden aglomerarse mediante el procedimiento de la invención, y estos aglomerados pueden recubrirse a una temperatura de 1 80°C en el calcinador giratorio. Se observó un incremento significativo en la resistencia al triturado cuando se utilizó un grano abrasivo alargado con una alta relación de aspecto (es decir, > 4:1 ), en los aglomerados (muestra 33).

EJEMPLO 6 Se preparó otra serie de aglomerados (muestras nos. 38-45), como se describe en el Ejemplo 3, excepto que se utilizaron diferentes temperaturas de sinterización, y se probaron diferentes tipos de mezclas del grano rugoso del grano abrasivo, y diferentes materiales aglutinantes. En algunas de las mezclas de materia prima, se utilizó corteza de nogal como un material de relleno, inductor orgánico del poro (la corteza de nogal se obtuvo de Composition Materials Co., Inc., Fairfield, Connecticut, en un tamaño de Tamiz de E.U.A. 40/60). Las variables probadas se resumen a continuación en el Cuadro 6. Todas las muestras contenían una mezcla de 30 libras (13.6 Kg) de grano abrasivo y 2.5 % en peso de Aglutinante 3, en base al peso del grano, con varias cantidades de materiales aglutinantes, como se muestra en el Cuadro 6. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 8.5-9.5 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 grados, y una velocidad de alimentación de 5-8 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1. Después de la aglomeración, las muestras del grano abrasivo aglomerado se cribaron y probaron para la densidad de empaque suelta (LPD), el tamaño promedio y la resistencia al triturado del aglomerado (véase el Cuadro 6). Las propiedades de todos los aglomerados fueron aceptables para utilizarse en la fabricación de muelas abrasivas para rectificar. Estos datos parecen indicar que el uso de inductores orgánicos del poro, es decir, corteza de nogal, no tuvo un impacto significativo en las características del aglomerado.

CUADRO 6 a. El % en volumen es en base a los sólidos totales (grano, material aglutinante e inductor del poro), y no incluye la porosidad del aglomerado.

EJEMPLO 7 Se utilizaron las muestras 10-13 y 24-27 del aglomerado, preparadas de acuerdo con los Ejemplos 2 y 4, respectivamente, para hacer muelas para rectificar (tamaño terminado: 20 X 1 X 8 pulgadas) (50.8 X 2.54 X 20.3 cm). Estas muelas se probaron en una operación de rectificación con alimentación muy lenta contra las muelas comparativas hechas sin aglomerados, pero que contienen un material de relleno inductor del poro. Para hacer las muelas abrasivas, se agregaron los aglomerados a una mezcladora, junto con un aglutinante líquido y una composición ligante vitrificada en polvo, que corresponde al material Aglutinante C del Cuadro 1-2. A continuación, las muelas se moldearon, se secaron, se cocieron a una temperatura máxima de 900°C, se clasificaron, se terminaron, se balancearon e inspeccionaron de acuerdo con las técnicas de fabricación de muelas para rectificar comerciales, conocidas en la técnica. La composición de las muelas (incluyendo el % en volumen de abrasivo, ligante y porosidad en las muelas cocidas), la densidad y las propiedades del módulo de las muelas se describe en el Cuadro 7-1. Las muelas se formularon a un módulo de elasticidad que corresponde a un grado de dureza de la muela estándar entre los grados D y E de la escala del grado de dureza de Norton Company. Las pruebas preliminares establecieron que las muelas formuladas a partir de granos aglomerados con un % en volumen de la estructura (es decir, % en volumen del grano, ligante y poros, para un total de 100%), idéntico a aquél de una muela comparativa hecha sin grano aglomerado, fueron de hecho, considerablemente de menor densidad, tuvieron un módulo elástico más bajo y fueron más suaves que la muela comparativa. Así, la densidad y el módulo elástico, más que el % en volumen calculado de la estructura, se seleccionaron como los indicadores críticos de la dureza de la muela para las muelas hechas con grano aglomerado y probadas en estos estudios de rectificación.

CUADRO 7-1 Características de la Muela Abrasiva a) A 37.50% en volumen de grano abrasivo, las muelas comparativas contenían un % en volumen mayor de grano abrasivo (es decir, 1-3% en volumen más) que las muelas experimentales hechas con 37.50% en volumen de grano aglomerado, material aglutinante y porosidad intraaglomerado. b) La permeabilidad al fluido (aire), se midió mediante los métodos de prueba descritos en las Patentes de E.U.A. Nos. 5,738,696 y 5,738,697, asignadas a Norton Company. Los valores de la permeabilidad relativa al aire se expresan en unidades de cc/segundo/pulgadas (cm) de agua. c) Las muestras de muelas comparativas fueron productos comerciales obtenidos de Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA, y comercializados con las designaciones de la muela indicadas para cada una en el Cuadro 7-1. d) Los valores del % en volumen de ligante de las muelas experimentales no incluyen el % en volumen del material aglutinante vitreo utilizado en los granos para hacer los aglomerados. El % en volumen del ligante representa únicamente los materiales agregados para hacer las muelas para rectificar. Las muelas se probaron en una operación de rectificación con alimentación muy lenta contra muelas comerciales comparativas, recomendadas para utilizarse en operaciones de rectificación con alimentación muy lenta (las muelas comparativas se describen en los Cuadros 7-1 y 7-2). Las muelas comparativas tienen las mismas dimensiones de tamaño, grados de dureza comparables y fueron de otra manera, muelas comparativas adecuadas a las muelas experimentales en un estudio de rectificación con alimentación muy lenta, pero se hicieron sin aglomerados.

Condiciones de la rectificación: Máquina: Hauni-BIohm Profimat 410 Modo: Rectificación con alimentación muy lenta de una ranura Profundidad del Corte: 0.125 pulgadas (0.318 cm) Velocidad de la muela: 5500 pies de superficie por minuto (28 m/segundo) Velocidad de la mesa: Varía en incrementos de 2.5 pulgadas/minuto (6.4 cm/minuto) de 5-17.5 pulgadas/minuto (12.7-44.4 cm/minuto) o hasta que se observe falla (pieza quemada o falla de la máquina o la muela) Refrigerante: Master Chemical Trim E210 200, a concentración del 10% con agua de pozo desionizada, 95 galones/minuto (360 L/minuto) Material de la pieza: acero AISI 4340 dureza 48-50 Re Modo de restauración: diamante giratorio, no continuo Compensación de la restauración: 40 micropulgadas/revolución (1 micrómetro/revolución) Compensación de la restauración total radial: 0.02 pulgadas (0.05 cm)/revolución (0.5 mm/revolución) Relación de la velocidad: +0.8 En estas corridas de rectificación, la velocidad de la tabla se incrementó hasta que se observó falla. La falla se denotó por una pieza quemada o por un desgaste excesivo de la muela como se indica por los datos de potencia, mediciones de desgaste de la muela (WWR), mediciones del acabado de la superficie e inspección visual de la superficie rectificada. Se indicó la velocidad de remoción del material (MRR máxima) a la cual ocurrió la falla. Como se expone en el Cuadro 7-2, a continuación, estas pruebas de rectificación demostraron que las muelas experimentales que contienen los aglomerados fueron de manera consistente, capaces de lograr velocidades máximas de remoción del material más altas que las muelas comparativas. Las muelas experimentales también exhibieron valores aceptables para otros parámetros de rectificación menos críticos, observados en las operaciones de alimentación muy lenta (es decir, WWR, potencia y acabado de la superficie a la MRR máxima).

CUADRO 7-2 Resultados de la Prueba de Rectificación a) A 37.50% en volumen de grano abrasivo, las muelas comparativas contenían un % en volumen mayor de grano abrasivo (es decir, 1-3% en volumen más) que las muelas experimentales hechas con 37.50% en volumen de grano aglomerado, material aglutinante y porosidad intraaglomerado.

EJEMPLO 8 Se preparó una muestra de grano abrasivo aglomerado (60) en el aparato giratorio de calcinación, con un tubo de carburo de silicio, descrito en el Ejemplo 1 e ilustrado en la Figura 1. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, a 1 ,350°C, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 9 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 3 grados, y una velocidad de alimentación de 6-10 kg/hora. La muestra de aglomerado se hizo a partir de una mezcla de grano abrasivo de alúmina 38A, tamaño de grano rugoso 60 (mismo grano que el utilizado en los Ejemplos 1 y 6), 5.0% en peso de material aglutinante F (basado en el peso del grano abrasivo) y 2.5% en peso de Aglutinante 3 en agua (mezcla 50/50 en peso basada en el peso del grano abrasivo). Después de la aglomeración en el aparato giratorio de calcinación, el grano abrasivo aglomerado se cribó y probó para la densidad de empaque suelta (LPD) y otros atributos mediante los métodos descritos anteriormente. El rendimiento de los aglomerados que fluyen libremente útiles (definidos como malla -12 a la artesa) fue de 72.6% de la materia prima antes de la sinterización. La LPD del aglomerado fue 1.1 1 g/cc y la densidad relativa fue 28.9%. Estos aglomerados sinterizados se utilizaron para hacer muelas para rectificar que tienen un tamaño final de 16.25 X 0.75 X 5.00 pulgadas (41.3 X 2.4 X 12.8 cm). Para hacer las muelas abrasivas, los aglomerados se agregaron a una mezcladora, junto con una composición ligante vitrificada en polvo (que corresponde al material Aglutinante C del Cuadro 1-2) y el Aglutinante líquido 3 para hacer una mezcla. Las muelas se moldearon a continuación a partir de esta mezcla, se secaron, se cocieron a una temperatura máxima de 900°C, se clasificaron, se terminaron, se balancearon e inspeccionaron de acuerdo con las técnicas de fabricación de muelas para rectificar comerciales, conocidas en la técnica. Las muelas se hicieron para que correspondan a un valor del módulo de elasticidad con las muelas comparativas que tienen un grado de dureza de la muela estándar en el intervalo del grado E de la escala del grado de dureza de Norton Company. Las características de las muelas abrasivas cocidas y una muela comercial comparativa, obtenida de Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA, se describen en el Cuadro 8-1 a continuación.

CUADRO 8-1 Muelas Abrasivas a) A 37.50% en volumen del componente de grano abrasivo, las muelas de la muestra comparativa contienen un % en volumen mayor de grano abrasivo (es decir, aproximadamente 1-3% en volumen más) que las muelas experimentales de la invención, que contienen una mezcla de 37.50% en volumen de grano aglomerado, material aglutinante y porosidad intraaglomerado. b) La permeabilidad al fluido (aire), se midió mediante los métodos de prueba descritos en las Patentes de E.U.A. Nos. 5,738,696 y 5,738,697, asignadas a Norton Company. Los valores de la permeabilidad relativa al aire se expresan en unidades de cc/segundo/pulgadas (cm) de agua. c) Los valores del % en volumen de ligante no incluyen el % en volumen del material aglutinante utilizado en los granos para hacer los aglomerados. El % en volumen del ligante representa únicamente los materiales agregados para hacer las muelas para rectificar. Las muelas abrasivas para rectificar, descritas en el Cuadro 8-1 se probaron en una prueba de rectificación con alimentación muy lenta. Los parámetros para la prueba de rectificación con alimentación muy lenta se ajustaron para proporcionar las siguientes condiciones de rectificación.

Condiciones de la rectificación: Máquina: Hauni-BIohm Profimat 410 Modo: Rectificación con alimentación muy lenta de una ranura Profundidad del Corte: 0.125 pulgadas (0.318 cm) Velocidad de la muela: 5500 pies de superficie por minuto (28 m/segundo) Velocidad de la mesa: Varía en incrementos de 2.5 pulgadas/minuto (6.4 cm/minuto) de 5-17.5 pulgadas/minuto (12.7-44.4 cm/minuto) o hasta que se observe falla (pieza quemada o falla de la máquina o la muela) Refrigerante: Master Chemical Trim E2 0 200, a concentración del 10% con agua de pozo desionizada, 95 galones/minuto (360 L/minuto) Material de la pieza: acero AISI 4340 dureza 48-50 Re Modo de restauración: diamante giratorio, no continuo Compensación de la restauración: 40 micropulgadas/revolución (1 micrómetro/revolución) Compensación de la restauración total radial: 0.02 pulgadas (0.05 cm) Relación de la velocidad: +0.8 En estas corridas de rectificación, la velocidad de la tabla se incrementó hasta que se observó falla. La falla se denotó por una pieza quemada o por un desgaste excesivo de la muela como se indica por los datos de potencia, mediciones de desgaste de la muela (WWR), e inspección visual de la superficie rectificada. Se indicó la velocidad de remoción del material (MRR) (es decir, la MRR máxima antes de la falla), a la cual ocurrió la falla. También se hicieron mediciones del acabado de la superficie. Como se expone en el Cuadro 8-2, a continuación, estas pruebas de rectificación demostraron que las muelas experimentales que contienen los aglomerados fueron de manera consistente, capaces de lograr velocidades de remoción del material más altas antes de quemar la pieza. La MRR máxima para la muela comparativa fue una velocidad de la tabla de únicamente 12.5 pulgadas/minuto (5.29 mm/segundo), mientras que la MRR máxima de la muela experimental fue una velocidad de la tabla de 15 pulgadas/minuto (6.35 mm/segundo). Las muelas experimentales también exhibieron valores comparables, y comercialmente aceptables para los otros parámetros de rectificación observados a la MRR máxima lograda por las muelas comparativas en está operación de alimentación muy lenta (es decir, potencia y acabado de la superficie a la velocidad de la tabla de 5.29 mm/segundo).

CUADRO 8-2 Resultados de la Prueba de Rectificación Muestra de Tabla de MRR Potencia Aspereza Observaciones Muela Velocidad mm3/s, W/mm promedio de la calidad mm/s mm µ?t? de la pieza experiment al 8-4 3.18 10.00 403.1 0.80 3.18 10.00 411.0 0.80 4.23 13.44 516.7 0.89 4.23 13.44 516.7 1.04 5.29 16.77 614.5 0.93 5.29 16.77 638.0 0.99 máximo 6.35 19.89 712.5 0.88 ligera quemadura a la salida 8-11 3.18 10.00 403.1 0.90 3.18 10.11 395.5 0.86 4.23 14.30 516.7 1.00 4.23 14.09 508.8 0.93 5.29 16.77 634.1 0.86 5.29 16.67 634.1 0.91 máximo 6.35 19.89 724.3 0.97 ligera quemadura a la salida 8-17 3.18 10.00 41 1.0 0.99 3.18 10.11 407.2 0.85 4.23 13.33 528.4 0.94 4.23 13.33 520.5 0.97 5.29 16.67 630.3 0.89 5.29 16.56 638.0 0.97 máximo 6.35 20.00 716.3 0.99 ligera quemadura a la salida comparativa 2.12 6.77 273.9 0.77 3.18 9.89 391.3 0.79 3.18 10.00 "395.5 0.95 3.18 10.00 399.3 0.93 4.23 13.33 508.8 0.88 4.23 13.44 516.7 0.79 5.29 16.67 598.9 0.91 severa quemadura a la entrada 5.29 16.77 618.6 0.83 « máximo 5.29 | 16.77 614.5 0.89 EJEMPLO 9 Las muelas abrasivas hechas con la muestra 35 de aglomerado del Ejemplo 5 se probaron en un procedimiento de rectificación con alimentación cruzada sobre superficie seca, típico de los procedimientos utilizados en las operaciones de rectificación en los talleres de herramientas.

Una muela abrasiva comercial comparativa se comparó con las muelas de la invención en esta prueba.

Las muelas abrasivas que contienen aglomerados se hicieron mediante el método del Ejemplo 8 y se cocieron a una temperatura máxima de 900°C, sin embargo, el tamaño de las muelas fue de 7 X 0.5 X 1.25 pulgadas (17.8 X 1.3 X 3.2 cm). Las muelas cocidas contenían 40% de aglomerados, 1 1-12.1 % de ligante vitrificado y 47.9-49% de porosidad, en una base de por ciento en volumen. Las condiciones de cocción para las muelas de la invención y las propiedades de las muelas abrasivas cocidas y las muelas comparativas se describen en el Cuadro 9-1.

CUADRO 9-1 Muelas Abrasivas a) A 40.0% en volumen del componente de grano abrasivo, las muelas de la muestra comparativa contenían un % en volumen mayor de grano abrasivo (véase el Cuadro 9-2, a continuación), que las muelas experimentales de la invención, que contienen una mezcla de 40.0% en volumen de grano aglomerado (incluyendo el material aglutinante y porosidad intraaglomerado). b) La permeabilidad al fluido (aire), se midió mediante los métodos de prueba descritos en las Patentes de E.U.A. Nos. 5,738,696 y 5,738,697, asignadas a Norton Company. c) Los valores del % en volumen de ligante no incluyen el % en volumen del material aglutinante vitreo utilizado en los granos para hacer los aglomerados. El % en volumen del ligante representa únicamente los materiales agregados para hacer las muelas para rectificar. El porcentaje en volumen de grano abrasivo y el material aglutinante vitreo de los aglomerados utilizados en las muelas experimentales, se exponen en el Cuadro 9-2 a continuación.

CUADRO 9-2 Composición de la muela ajustada para los componentes del aglomerado No. de Muestra % en % en Volumen % en % en % en Ej. 5 Volumen de de material Volumen del Volumen del Volumen Aglomerado Aglomerado aglutinante en grano en la ligante (+ de el Aglomerado muela material porosida aglutinante en d en la la muela) muela Experimental 35-1 40.0 8.92 36.4 14.7 48.9 35-2 40.0 8.92 36.4 15.7 47.9 35-3 40.0 4.67 38.1 I 13.0 48.9 comparativo3 ~ -- 40.0 i 8.5 51.5 a) A 40.0% en volumen de grano abrasivo, las muelas comparativas contienen un % en volumen mayor de grano abrasivo (es decir, 1 -3% en volumen más), que las muelas experimentales hechas con 40.0% en volumen de grano aglomerado, material aglutinante y porosidad intraaglomerado.

Condiciones de la Rectificación: Máquina: Rectificador de Superficies Brown & Sharpe Modo: rectificación de la superficie seca Alimentación cruzada: 0.508 mm Velocidad de la muela: 3500 rpm; 6500 sfpm Velocidad de la tabla: 50 fpm (15240 mm/minuto) Refrigerante: Ninguno Material de la pieza: acero D3 dureza Re 60, 203.2 mm de largo X 47.8 mm de ancho Modo de restauración: Diamante con una sola punta Compensación de la restauración: 0.025 Carga de la Restauración: 254 mm/minuto En estas corridas de rectificación, el avance hacia abajo se incrementó hasta que se observó falla. En las operaciones de rectificación superficial en el taller de herramientas, como en las operaciones de rectificación con alimentación muy lenta, el parámetro de desempeño más significativo es la capacidad de la velocidad máxima de remoción del material (MRR) de la muela para rectificar. Así, la MRR máxima a la cual ocurre la falla de la rectificación se indicó para cada muela para rectificar, y la falla se denotó mediante observaciones visuales de quemadura de la pieza, potencia excesiva o por una velocidad excesiva de desgaste de la muela (WWR). También se hicieron mediciones del acabado de la superficie. Como se exponen en los Cuadros 9-3 y 9-4, a continuación, esta prueba de rectificación demostró que las muelas experimentales que contienen los aglomerados lograron de manera consistente velocidades máximas de remoción del material más altas antes del rompimiento de la muela por desgaste. Además, se lograron MRR más altas con potencia más baja mientras que se mantienen los valores de la aspereza de la superficie comparables.

CUADRO 9-3 Resultados de la Prueba de Rectificación 35-2 0.102 17.1 12.82 86.6 23 0.203 28.1 9.24 62.8 26 0.305 41.9 7.90 51.1 28 0.406 56.8 6.95 40.2 32 0.508 64.8 5.73 38.1 30 0.610 83.5 5.61 35.1 33 35-3 0.102 12.3 7.13 137.5 12 0.203 26.5 8.09 67.9 12 0.305 41.3 7.68 47.7 16 0.406 54.2 6.54 41.6 16 0.508 67.1 5.84 34.7 23 comparativo 38A60-H12VBE 0.102 16.5 9.48 98.6 11 0.203 27.4 8.55 60.9 15 0.305 41.9 6.80 46.6 17 0.406 51.9 5.92 39.7 18 0.508 52.9 4.02 43.8 25 CUADRO 9-4 Resultados de la Prueba de Rectificación-Mediciones de Desgaste de la Muela3 a) El desgaste de la muela se midió mediante una variación del método ("prueba de sujeción de la esquina"), descrito en la Patente de E.U.A. No. 5,401 ,284, asignada a Norton Company. Para los datos en este Cuadro, los valores A y D se midieron en el perímetro de la muela, a lo largo de la cara para rectificar de la muela, y los valores B y C se midieron en puntos equidistantes cerca del centro de la cara para rectificar de la muela. Conforme progresa la rectificación, la estabilidad relativa de los valores A y D, en comparación con los valores B y C, es un indicador de la resistencia al desgaste de la muela. El "Area", es la cantidad de material retirado de la muela. El % de desgaste de la cara de la muela refleja el ancho del desgaste de la muela en el centro de la cara para rectificar de la muela, cerca de los puntos en donde se midieron los valores B y C.

EJEMPLO 10 Se probaron muelas abrasivas hechas con los aglomerados de grano abrasivo en una prueba de rectificación del diámetro interno (ID). Se prepararon aglomerados (muestra 61 ) como se describió en el Ejemplo 2, excepto que la temperatura se mantuvo constante a 1 170°C (muestra 61 ). Adicionalmente, se utilizó un aparato giratorio calcinador modelo #KOU-8D48-RTA-20, equipado con un tubo de carburo de silicio de 108 pulgadas (274 cm) de largo, 8 pulgadas (20 cm) de diámetro interno, que tiene una longitud calentada de 48 pulgadas (122 cm) con tres zonas de control de la temperatura. Este aparato se fabricó por Harper International, Buffalo, New York. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 6 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5-3.0 grados, y una velocidad de alimentación de 8-10 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1. El aglomerado de la muestra 61 se hizo con 30 libras (13.63 Kg) de grano abrasivo (grano de alúmina 32A, grano rugoso 120, obtenido de Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc.) y 1.91 libras (0.87 Kg) de material aglutinante A (proporcionando 6.36 % en peso de material aglutinante en el aglomerado sinterizado). El material aglutinante se dispersa en agua (0.9 libras; 0.41 Kg) antes de la adición al grano. Los aglomerados tuvieron un tamaño promedio de 260 mieras y una densidad empacada suelta (LPD) de 1.13 g/cc. Se comparó una muela abrasiva comercial comparativa con las muelas de la invención en esta prueba. La muela comparativa tuvo las mismas dimensiones de tamaño y se hizo con el mismo grano abrasivo, pero sin aglomerados. La muela comparativa se marcó como 32A120-LVFL y se obtuvo de Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA. Para hacer la muela abrasiva experimental, se agregaron los aglomerados a una mezcladora junto con la composición ligante vitrificada en polvo y el Aglutinante líquido 3 para hacer una mezcla. Las muelas se moldearon a continuación a partir de esta mezcla, se secaron, se cocieron a una temperatura máxima de 900°C, se clasificaron, se terminaron, se balancearon e inspeccionaron de acuerdo con las técnicas de fabricación de muelas para rectificar comerciales, conocidas en la técnica. Las muelas para rectificar fueron muelas del tipo 1A, que tienen un tamaño final de 1.8 X 1.0 X 0.63 pulgadas (4.57 X 2.54 X 1.60 cm). La composición y las características de las muelas experimentales y comparativas se listan a continuación en el Cuadro 10-1.

CUADRO 10-1 Muelas Abrasivas a) A 52% en volumen del componente de grano abrasivo, las muelas de la muestra comparativa contienen un % en volumen mayor de grano que las muelas de la invención, que contienen 48% en volumen de una mezcla de grano aglomerado con material aglutinante. Después de deducir el por ciento de material aglutinante, la muela experimental contiene sólo 43.4% en volumen de grano, 8.6% en volumen menos de grano que la muela estándar comparativa del mismo grado. b) El tamaño del grano rugoso del grano abrasivo de 120 corresponde a 142 mieras. c) Los valores del % en volumen de ligante no incluyen el % en volumen del material aglutinante utilizado en los granos para hacer los aglomerados. El % en volumen del ligante representa únicamente los materiales agregados para hacer las muelas para rectificar. Las muelas abrasivas para rectificar descritas en el Cuadro 10-1 , se probaron en una prueba de rectificación de diámetro interno (ID). Los parámetros para la prueba de rectificación del ID se ajustaron para proporcionar las siguientes condiciones de la rectificación.

Condiciones de la rectificación: Máquina: rectificador ID Okuma Modo: ID en húmedo, rectificación inclinada, en elevación Velocidad de la muela: 18000 rpm Velocidad de trabajo: 600 rpm Refrigerante: Master Chemical Trim E210, 5% en agua de pozo desionizada Material de la pieza: acero 52100 dureza Re 60 anillos: 2.225 X 0.50 pulgadas (5.65 X .28 cm) Modo de restauración: diamante giratorio con una sola punta Relación de la restauración: 0.650 Distancia de la restauración: 0.304 mm/revolución En estas pruebas, se realizaron tres conjuntos de rectificaciones a velocidades de avance constantes y se realizaron cinco rectificaciones para cada conjunto. La velocidad de avance ajusta una velocidad nominal de remoción del material para cada prueba. En operaciones de rectificación de ID, los parámetros de desempeño más significativos son la relación G (MRR/velocidad de desgaste de la muela (WWR)), la energía específica requerida para rectificar a una velocidad de avance ajustada y el acabado superficial resultante. Los datos en el cuadro siguiente se dan para cada conjunto de velocidades de avance; los datos del acabado de la superficie representan el valor después de la quinta rectificación de cada conjunto. Como se expone en el Cuadro 10-2, a continuación, estas pruebas de rectificación demostraron que el desempeño de la muela experimental que contiene el aglomerado, fue comparable con o mejor que aquél de la muela comparativa en la relación G (MRR/velocidad de desgaste de la muela (WWR)), la energía para rectificar específica, y el acabado de la superficie. Estos resultados son sorprendentes en vista del porcentaje en volumen significativamente menor de grano abrasivo en la muela experimental. Dentro de las estructuras normales de la muela, el % en volumen de grano abrasivo es la variable más significativa para determinar la relación G. En ausencia de otras variables, un contenido de grano más alto resulta en una relación G proporcionalmente más alta. Una reducción en el porcentaje en volumen del grano, necesaria para lograr la misma o mejor relación G, representa una mejora técnica significativa en la herramienta abrasiva.

CUADRO 10-2 Resultados de la Prueba de Rectificación a. La relación G dada en paréntesis para la muela experimental es un valor ajustado para el porcentaje en volumen más pequeño de grano abrasivo en la muela experimental. En otras palabras, el porcentaje en volumen del grano en las muelas experimentales es sólo de 83.46% del porcentaje en volumen del grano en las muelas comparativas. Así, los valores de la relación G de la muela experimental mostrados en los paréntesis, se ha normalizado al % en volumen del grano de las muelas comparativas, con el fin de obtener una medida del desempeño, basada en el uso total del grano abrasivo.

EJEMPLO 11 El grano abrasivo aglomerado de la invención se utilizó para fabricar muelas abrasivas grandes con el fin de confirmar la factibilidad para fabricar tales muelas sin el uso de inductores del poro agregados, y utilizando tales muelas en rectificación con alimentación muy lenta. El grano abrasivo aglomerado (muestra 62), se preparó en el aparato giratorio de calcinación, con un tubo de calcinación de carburo de silicio, descrito en el Ejemplo 1 e ilustrado en la Figura . El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, a 1 ,350°C, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 9 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 3 grados, y una velocidad de alimentación de 6-10 kg/hora. La muestra 62 del grano aglomerado se hizo a partir de una mezcla 50/50 de grano abrasivo de alúmina 32A y 38A, ambas de tamaño de grano rugoso 60 (mismo grano que el utilizado en los Ejemplos 1 y 6), 5.0% en peso de material aglutinante E (basado en el peso del grano abrasivo) y 2.5% en peso de Aglutinante 3 (mezcla 50/50 en peso en agua basada en el peso del grano abrasivo). Después de la aglomeración en el aparato giratorio de calcinación, las muestras de granos abrasivos aglomerados se cribaron y probaron para la densidad de empaque suelta (LPD) y otros atributos mediante los métodos descritos anteriormente. El rendimiento de los granulos que fluyen libremente útiles (definidos como malla -12 a la artesa), fue de 74.1% del peso total de la materia prima antes de la calcinación. La LPD de los aglomerados fue de 1.14 g/cc, y la densidad relativa fue 30.0%. Estos aglomerados sinterizados se utilizaron para hacer muelas para rectificar con alimentación muy lenta relativamente grandes (por ejemplo, de 20 pulgadas (50.8 cm) de diámetro). Las muelas comparativas de este tamaño normalmente se hacen con alúmina en burbujas u otros sólidos o inductores de poro de celda cerrada como adyuvantes, para hacer más rígida la estructura y evitar la distorsión de la forma de la muela por aplastamiento durante la cocción, conforme el ligante vitrificado se funde y fluye. La alúmina en burbujas es particularmente efectiva para evitar el aplastamiento, pero no es deseable en el desempeño de la rectificación, puesto que crea porosidad de celda cerrada. Para hacer las muelas abrasivas experimentales, se agregaron los aglomerados a una mezcladora, junto con una composición ligante vitrificada en polvo (que corresponde al material Aglutinante C del Cuadro 2) y Aglutinante líquido 3 para hacer una mezcla. Las muelas se moldearon a continuación a partir de esta mezcla, se secaron, se cocieron a una temperatura máxima de 900°C, se clasificaron, se terminaron, se balancearon y se inspeccionaron de acuerdo con las técnicas de fabricación de muelas para rectificar comerciales, conocidas en al técnica. Las muelas cocidas se terminaron a continuación a un tamaño de 20 x 1 x 8 pulgadas (50.8 X 2.5 X 20.3 cm). Se observó un grado de aplastamiento moderado, pero comercialmente aceptable de las muelas experimentales durante la cocción de las muelas. Las muelas se diseñaron para corresponder en porcentaje en volumen de la composición y densidad con las muelas comerciales comparativas, que tienen un grado de dureza estándar de la muela entre los grados C y D de la escala del grado de dureza de Norton Company. Las características de las muelas abrasivas para rectificar experimentales y comparativas terminadas, se describen en el Cuadro 11-1 a continuación. Aunque los porcentajes de la composición de la muela y las densidades habrían predicho muelas que tienen valores equivalentes de dureza de la muela, de hecho, el módulo de elasticidad confirmó que las muelas experimentales fueron de un grado más suave que las muelas comparativas. Los valores de permeabilidad del aire muestran que la porosidad de la muela experimental, en contraste con aquélla de la muela comparativa, es una porosidad que tiene permeabilidad abierta, que permite el flujo libre de refrigerante en la muela, y el retiro fácil de los desechos de la rectificación de la cara de rectificación de la muela.

CUADRO 11 -1 Muelas Abrasivas a) A 36.0% en volumen del componente de grano abrasivo, las muelas de la muestra comparativa contienen un % en volumen mayor de grano (es decir, aproximadamente 1-2% en volumen más) que las muelas de la invención, que contienen una mezcla de 36.0% en volumen de una combinación de grano aglomerado y material aglutinante. b) La permeabilidad al fluido (aire), se midió mediante los métodos de prueba descritos en las Patentes de E.U.A. Nos. 5,738,696 y 5,738,697, asignadas a Norton Company. Los valores de la permeabilidad relativa al aire se expresan en unidades de cc/segundo/pulgadas (cm) de agua. Las muelas se probaron en la operación de rectificación con alimentación muy lenta descrita en el Ejemplo 7 junto con la muela para rectificar con alimentación muy lenta comparativa descrita en el Cuadro 1 1-2.

La muela comparativa fue un producto comercial estándar disponible de Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA. Tuvo las mismas dimensiones de tamaño y fue, de otra manera, comparable con las muelas experimentales, pero se hizo sin el relleno de alúmina en burbujas, y sin aglomerados de granos abrasivos.

CUADRO 11-2 Resultados de la Prueba de Rectificación Estos resultados demuestran la factibilidad de fabricar y utilizar una muela para rectificar con alimentación muy lenta de las dimensiones probadas sin el uso de una material de relleno de porosidad cerrada, tal como alúmina en burbujas.

EJEMPLO 12 La distribución del tamaño del aglomerado se comparó antes y después de moldear muelas abrasivas para rectificar de la invención para examinar la integridad y resistencia de los aglomerados en los procedimientos de fabricación de muelas abrasivas. La distribución del tamaño del aglomerado se comparó a continuación con la distribución del tamaño del grano abrasivo del grano utilizado para hacer los aglomerados, para confirmar que los aglomerados todavía comprenden una pluralidad de granos abrasivos después de moldear las muelas para rectificar. Se prepararon aglomerados (muestras nos. 63, 64, 65), como se describió en el Ejemplo 2, excepto que la temperatura se mantuvo constante a 1200°C (para las muestras 63 y 64) o a 1300°C (muestra 65). Adicionalmente, se utilizó un aparato giratorio calcinador (modelo Bartlett-SnowTM), fabricado por Alstom Power, Naperville, IL, equipado con un tubo de aleación metálica de alta temperatura, patentado, de 120 pulgadas (305 cm) de largo, 6.5 pulgadas (16.5 cm) de diámetro interno, que tiene una longitud calentada de 72 pulgadas (183 cm), con cuatro zonas de control de la temperatura. El procedimiento de aglomeración se llevó a cabo bajo condiciones atmosféricas, con una velocidad de rotación del tubo del aparato de 9 rpm, un ángulo de inclinación del tubo de 2.5 grados, y una velocidad de alimentación de 10-14 kg/hora. El aparato utilizado fue sustancialmente idéntico al aparato ilustrado en la Figura 1.

Las muestras de aglomerado 63, 64 y 65 se hicieron con granos abrasivos obtenidos de Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc., y diferentes materiales aglutinantes como se describe en el Cuadro 12-1 a continuación.

CUADRO 12-1 Composiciones de Aglomerado Las muelas experimentales se mezclaron y moldearon al tamaño y forma descritos en el Ejemplo 10, utilizando una composición ligante vitrificada en polvo y Aglutinante líquido 3. La composición ligante utilizada para las muelas que contiene los aglomerados 63 y 64, corresponden al Material Aglutinante C, y para las muelas que contienen el aglomerado 65, corresponden al Material Aglutinante E, descrito en el Cuadro 2. El % en volumen de aglomerados, ligante y porosidad se describe en el Cuadro 2-2 a continuación.

Después de moldear las muelas bajo presión para obtener una muela "en crudo", y antes de cocer estas muelas moldeadas, los materiales ligantes de la muela se lavaron de la estructura de la muela en crudo bajo agua corriente, y se recuperaron los aglomerados y el grano abrasivo. El tamaño de los aglomerados y el grano recuperado se determinó cribándolos a través de una serie de cribas de malla del tamaño del tamiz de E.UA, y midiendo la fracción en peso para cada cribado. Los resultados se muestran en el Cuadro 12-2, a continuación, para muelas hechas a tres especificaciones diferentes.

CUADRO 12-2 Distribución del tamaño de los aglomerados después del moldeo de la muela Los datos del Cuadro 12-2 demuestran de las dimensiones promedio de los aglomerados sínterizados (antes y después del procesamiento), que se ha retenido una pluralidad de granos abrasivos en los aglomerados sinterizados después de que se han moldeado para formar una muela para rectificar. Mientras que el tamaño inicial de los aglomerados se ha reducido por un porcentaje menor (por ejemplo, una caída de 998 a 824 µpp, o una reducción del 17%, para la muestra 12-1), la mayoría de los aglomerados han retenido su tamaño inicial. La distribución de las fracciones en peso después del cribado de cada muestra se da en los Cuadros 12-2a, 12-2b y 12-2c a continuación, para las muestras 12-1 , 12-2 y 12-3, respectivamente.

CUADRO 12-2a Distribuciones del tamaño de la partícula para la Muestra 12-1 Los datos en el Cuadro 12-2a muestran que los granos únicos más grandes en la distribución de tamaño de la muestra de grano rugoso inicial son de 425 µ?? de tamaño. Los datos de la distribución del tamaño inicial del aglomerado, muestran que todos los aglomerados son mayores que 425 µ??. Después del moldeo y el lavado, los aglomerados retenidos prensados son todos mayores que 300 µ?t?, y 91.4% en peso de los aglomerados son mayores que el grano único más grande (425 µ??), confirmando la retención de la pluralidad de granos en los aglomerados sinterizados después de moldear una muela para rectificar que comprende aglomerados.

CUADRO 12-2b Distribuciones del tamaño de la partícula para la Muestra 12-2 Los datos en el Cuadro 12-2b muestran que los granos únicos más grandes en la distribución de tamaño de la muestra del grano rugoso inicial son de 425 µ?? de tamaño. Los datos de la distribución del tamaño inicial del aglomerado, muestran que 99.8% en peso de los aglomerados son mayores que 425 µ?t?. Después del moldeo y el lavado, los aglomerados retenidos, prensados son todos mayores que 300 µ??, y 91.4% en peso de los aglomerados son mayores que el grano único más grande (425 µ??), confirmando la retención de la pluralidad de granos después del moldeo.

CUADRO 12-2c Distribuciones del tamaño de la partícula para la Muestra 12-3 Los datos en el Cuadro 12-2c muestran que los granos únicos más grandes en la distribución de tamaño de la muestra del grano rugoso inicial son de 425 µ?? de tamaño. Los datos de la distribución del tamaño inicial del aglomerado, muestran que 97.5% en peso de los aglomerados son mayores que 425 µ??. Después del moldeo y el lavado, los aglomerados retenidos, prensados son todos mayores que 300 µ?t?, y 89.9% en peso de los aglomerados son mayores que el grano único más grande (425 µ??), confirmando la retención de la pluralidad de granos después del moldeo. Estos resultados demuestran que los aglomerados hechos de acuerdo con al invención tienen suficiente resistencia para soportar las operaciones de moldeo y manejo de las muelas abrasivas comerciales. Los granos abrasivos presentes en la muela moldeada, retienen una característica de estructura tridimensional de los aglomerados del grano abrasivo inicial. Un porcentaje mayor (es decir, al menos 85% en peso) de los aglomerados retienen una pluralidad de granos abrasivos mantenidos en una forma tridimensional de aproximadamente el mismo tamaño que el tamaño inicial de los aglomerados sinterizados después del manejo y el moldeo.

EJEMPLO 13 Las estructuras de las muelas abrasivas para rectificar hechas con los aglomerados de la invención se compararon bajo un microscopio de barrido electrónico con las estructuras de las muelas para rectificar comparativas. Las muelas comparativas se hicieron sin los aglomerados, pero comprenden los mismos granos abrasivos y materiales ligantes en los mismos porcentajes en volumen del grano, ligante y porosidad que las muelas para rectificar de la invención.

Se prepararon aglomerados (muestra no. 66) como se describió en el Ejemplo 10, excepto que la temperatura se mantuvo constante a 1 150°C. La muestra 66 de aglomerado se hizo con 150 libras (68.04 Kg) de grano abrasivo (grano de alúmina 32A, grano rugoso 80, obtenido de Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc.) y 10.23 libras (4.64 Kg) del Material Aglutinante C (proporcionando 6.82 % en peso de material aglutinante en el aglomerado sinterizado). El Material Aglutinante se dispersa en Aglutinante 3 (3.75 libras; 1.701 Kg) antes de la adición al grano. Se hicieron muelas experimentales como se describió en el Ejemplo 10 a partir de la muestra 66 de aglomerado. Las muelas comerciales comparativas marcadas como 32A80L8VFL, obtenidas de Saint-Gobain Abrasives, Inc., se seleccionaron para la comparación. Una fotografía de una sección transversal de cada muela se tomó a una amplificación de 40X. Estas fotografías se muestran en las Figuras 2 (muela experimental con aglomerados) y 3 (muela comparativa sin aglomerados). Puede observarse que los aglomerados y los poros están formados y dimensionados de manera irregular y aleatoria. La muela comparativa tiene una estructura mucho más ordenada y regular. Es posible observar dos tipos de poros en las muelas hechas con los aglomerados: poros intraaglomerado y poros interaglomerado más grandes, que aparecen como canales distintos entre los aglomerados. De las pruebas de permeabilidad de las muelas experimentales, se estableció que los poros interaglomerado están ¡nterconectados y que vuelven a toda la muela permeable a los fluidos. Así, las muelas abrasivas para rectificar de la invención, exhiben una porosidad que incluye una cantidad mayor de porosidad interconectada (es decir, al menos 30% en volumen de porosidad interconectada) y, de manera preferida, una distribución de porosidad bimodal. Las muelas abrasivas para rectificar de la invención, están caracterizadas por una estructura compuesta mucho más abierta que las muelas para rectificar convencionales. Como puede observarse de las Figuras 2 y 3, la dimensión máxima de los poros ¡nteraglomerado, es de aproximadamente 2-20 veces mayor que la dimensión máxima de los poros intraaglomerados. La relación exacta del tamaño del poro depende de la composición de las muelas. La relación de 2-20 se aplica a estas muelas hechas con un intervalo de aproximadamente 8-10 por ciento en volumen del ligante, y un tamaño promedio del grano abrasivo de aproximadamente 260 mieras. En general, para las muelas abrasivas de la invención, conforme el porcentaje en volumen del ligante se incrementa de este intervalo, los poros intraagiomerado se vuelven más pequeños, pero los poros ¡nteraglomerado retienen una dimensión máxima aproximadamente equivalentes a la dimensión máxima del grano abrasivo utilizado en los aglomerados. Conforme el porcentaje en volumen del ligante disminuye de este intervalo, los poros intraagiomerado se vuelven relativamente más grandes, pero los poros ¡nteraglomerado retienen una dimensión máxima aproximadamente equivalente a la dimensión máxima del grano abrasivo utilizado en los aglomerados.

En exámenes microscópicos adicionales de las muelas hechas con los aglomerados, particularmente con aglomerados que contienen al menos 6% en peso de material aglutinante, se ha observado que el incremento en el porcentaje en peso de material ligante agregado, resulta en una estructura de la muela que tiene poros ¡ntraaglomerado mucho más pequeños. Por ejemplo, con un % en peso de material aglutinante más alto y un % en volumen de ligante más alto, la relación de tamaño puede ser de aproximadamente 20-200 veces más grande para los poros interaglomerado que para los poros ¡ntraaglomerado. Se cree que el material ligante agregado a los aglomerados es atraído hacia el área intersticial de los aglomerados durante el mezclado, moldeo y procesamiento térmico de las muelas, estrechando o aproximando por lo tanto, algo de la porosidad ¡ntraaglomerado y finalmente causando la pérdida de una distribución bímodal del poro.

EJEMPLO 14 Se prepararon aglomerados sinterizados mediante un método de horno por lotes, a partir de los materiales descritos en el Cuadro 14-1. El grano abrasivo fue grano de alúmina 38A de tamaño de grano rugoso 100 (0.173 mm), obtenido de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA.

CUADRO 14-1 Composición del Aglomerado Sinterizado En el primer paso para formar las partículas de aglomerado, el grano abrasivo y las partículas de corteza de nogal se mezclaron en una mezcladora Hobart® (laboratorio Modelo N-50). Esta mezcla se humectó posteriormente con una cantidad efectiva de aglutinante líquido orgánico (una mezcla de 40% en peso de cola animal líquida, 30% en peso de ácido maleico en polvo y 30% en peso de agua), para adherir el material aglutinante en polvo al grano. Después de humectar estas partículas, se agregó y mezcló una mezcla en polvo que contiene los componentes del material aglutinante (una composición ligante vitrificada que tiene la composición cocida mostrada anteriormente como "material Aglutinante A"). El material aglutinante se adhirió a las partículas húmedas, y esta mezcla se dispersó de manera suelta sobre una placa para cocer cerámica. La mezcla se coció a 1230°C durante cuatro horas en un homo eléctrico. Después de la cocción, los aglomerados sinterizados se obtuvieron de la mezcla cocida triturando la mezcla en un mortero con triturador. Los aglomerados sinterizados se dlmensionaron en tres tamaños con tamices de prueba estándar de E.U.A. montados en un aparato cribador vibratorio (Ro-Tap; Modelo RX-29; W.S. Tyler Inc. Mentor, OH). La densidad empacada suelta de los aglomerados sinterizados (LPD), se midió mediante el procedimiento Estándar Nacional Americano para ia Densidad Aparente de Granos Abrasivos. Después del procedimiento de dimensionamiento, los aglomerados sinterizados tuvieron formas tridimensionales (que varían entre formas triangulares, cúbicas, rectangulares y varias otras formas geométricas), y fueron del tamaño y LPD mostrados en el Cuadro 14-2.

CUADRO 14-2 Aglomerados Sinterizados Dimensionados Los aglomerados adicionales se hicieron mediante variaciones ligeras de este procedimiento. Las variaciones, incluyen lo siguiente. La mezcla preparada se cribó en húmedo a través de cribas de cajón (8 a 12 mallas) en bandejas. El material cribado se secó a continuación en aire o en un horno. El material se cargó en placas de cerámica. Las placas de cerámica que contienen el material se cocieron en hornos periódicos o de túnel bajo condiciones de cocción que varían de 1225 a 1280 grados C durante tiempos que varían de 30 a 360 minutos. El material cocido se retiró de las placas de cerámica y se procesó a través de un triturador de rodillos para romper el material en aglomerados. El material triturado se dimensionó al intervalo deseado utilizando un aparato Ro-Tap.

Muelas abrasivas Las muelas terminadas fueron de 3.0 x 0.525 x 1.25 pulgadas (7.6 x 1.34 x 3.2 cm) de tamaño. La composición de las muelas (% en volumen de las muelas cocidas), densidad, permeabilidad al aire, grado y propiedades de módulo de las muelas, son como se describe en el Cuadro 14-3.

CUADRO 14-3 Muelas Abrasivas a. Los aglomerados contienen 97% en peso de granos de alúmina 38A grano rugoso 100 y 3% en peso de material Aglutinante A y se cribaron a un tamaño de partícula de mallas -40/+60 (250 a 425 µ??). b. La permeabilidad al fluido (aire) se midió mediante los métodos de prueba descritos en las Patentes de E.U.A Nos. 5,738,696 y 5,738,697, asignadas a Norton Company. Los valores de la permeabilidad relativa al aire se expresan en unidades de cc/segundo/pulgadas (cm) de agua. (Se utilizó una boquilla de tamaño 2.2 en el aparato). c. A 36 % en volumen de grano abrasivo, las muelas comparativas contienen un % en volumen mayor de grano abrasivo (es decir, 1-3% en volumen más) que las muelas experimentales hechas con 36-40 % en volumen de grano aglomerado, material -aglutinante y porosidad intraaglomerado. El ligante utilizado para las muestras , 2 y 3 de las muelas de la invención fue un material ligante vitrificado que tiene ia composición molar cocida del material Aglutinante B del Cuadro 2, anterior. El ligante utilizado en la muestra de la muela comparativa tuvo la composición molar cocida de material Aglutinante A del Cuadro 2. La mezcla de los aglomerados sinterizados y el ligante de las muestras 1 , 2 y 3 de la invención, se mezclaron en seco en una mezcladora Hobart, se llenó en moldes, se prensó en frío y se coció a una temperatura máxima de 735° C durante 4 horas, para formar la muela para rectificar.

La muestra de la muela comparativa se hizo mezclando los componentes del ligante vitrificado con el grano abrasivo en una mezcladora Hobart. El grano abrasivo utilizado en la muestra comparativa fue grano de alúmina 38A, tamaño de grano rugoso 100 (125 µ??), obtenido de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA. Después del mezclado, la mezcla se moldeó, se prensó y se coció a 1230°C durante 4 horas, para formar la muela para rectificar.

Prueba de Rectificación 14-A Las muelas de la invención y las muelas comparativas se probaron en una prueba de rectificación con alimentación muy lenta, de diámetro interno, utilizando las siguientes condiciones.

Condiciones de la rectificación: Máquina: Rectificador OD/ID Heald CF Modo: Rectificación con alimentación muy lenta del diámetro interno (ID) Velocidad de la muela: 6,319 rpm; 4,968 pies de superficie por minuto (25 M/segundo) Velocidad de trabajo: 20 rpm Modo de rectificación: ID inclinada en elevación Velocidad de avance: 0.025 pulgadas (0.64 mm)/0.050 pulgadas (1.27 mm) en el diámetro Refrigerante: Trim E210, relación al 5% con agua de pozo desionizada, 9 galones/minuto (34 L/minuto) Material de la pieza: Acero 52100 4 pulgadas (10.2 cm) ID x 0.250 pulgadas (1cm), dureza Rc-62.0 Restauración giratoria: AX1440, comp. 0.0005 pulgadas, 0.005 pulgadas de distancia, 2600 rpm En estas corridas de rectificación, se midieron las velocidades máximas de remoción del material (MRR) al quemado inicial de la pieza (o la falla inicial de la mueía), y los resultados se observaron. Los resultados de estas pruebas de rectificación se muestran en el Cuadro 14-4.

CUADRO 14-4 Resultados de las Pruebas de Rectificación Los resultados muestran que las muelas para rectificar hechas de acuerdo con la invención, fueron superiores en la MRR a las muelas para rectificar comparativas más cercanas, y el desempeño superior no causa una reducción excesiva de potencia (energía específica w.s/mm3) o daño a la superficie de la pieza. Las muelas experimentales también mostraron mejoras en la relación G y el índice de molturabilidad. Además, el tamaño del grano rugoso del grano utilizado en los aglomerados sinterizados de las muelas de la invención fue más pequeño que el tamaño del grano rugoso del grano utilizado en la muela comparativa. Todas las otras variables son ¡guales, un tamaño más pequeño del grano rugoso proporciona una relación G y un índice de molturabilidad inferiores. Así, el desempeño superior de las muelas inventivas es significativo e inesperado.

Prueba de Rectificación 14-B Una segunda serie de corridas de rectificación se realizó con el mismo grupo de muestras de muelas, bajo las siguientes condiciones de rectificación de la superficie, utilizando acero 4340 como la pieza.

Condiciones de la rectificación: Máquina: Rectificador Micr-a-size Brown & Sharp Modo: Rectificación de la superficie con alimentación muy lenta Velocidad de la muela: 6,000 rpm Velocidad de la mesa: 0 Avance hacia abajo: 1.270 mm Avance: 1.270 mm Refrigerante: Trim VHPE 210, relación 1 :20 con agua de pozo desionizada, 9 galones/minuto (34 L/minuto) Material de la pieza: Acero 4340; dureza Re 51; 95.4 mm de largo; 203.2 mm de ancho Restauración: herramienta de diamante con una sola punta, comp. 0.025 mm, velocidad 254 mm/minuto.

CUADRO 14-5 Resultados de la Prueba de Rectificación (Promedio de Múltiples Corridas) * La Relación G y la molturabilidad no pudieron medirse para esta corrida.

Los resultados muestran que las muelas para rectificar hechas de acuerdo con la invención fueron superiores en la relación G y el índice de molturabilidad con respecto a las muelas comparativas para rectificar más cercanas, y el desempeño superior no causa una disminución excesiva de la energía o daño a la superficie de la pieza.

EJEMPLO 15 Se hicieron muelas abrasivas adicionales a partir de los aglomerados sinterizados preparados de acuerdo con el método del Ejemplo 14, excepto que se utilizaron diferentes tipos de granos abrasivos y materiales aglutinantes en las muestras de aglomerado sinterizado. Las composiciones de los aglomerados y de las muelas abrasivas se exponen en el Cuadro 15-1.

En las muelas de la invención, los materiales ligantes vitrificados se seleccionaron para que tengan una temperatura de fusión al menos 150°C más alta que la temperatura de fusión de los materiales aglutinantes en los aglomerados utilizados para hacer las muelas. Todos los aglomerados sinterizados contienen 3% en peso de material aglutinante y 97% en peso de grano, y se cribaron a un tamaño de partícula de -20/+45 mallas (tamaño del tamiz estándar de EUA) (355 a 850 µ??). Las muelas terminadas fueron de 7.0 x 0.50 x 1.25 pulgadas (17.8 x 1.27 x 3.2 cm) de tamaño. La composición de las muelas (% en volumen de las muelas cocidas), la densidad y las propiedades del módulo de las muelas se describen en el Cuadro 15-1. El ligante para las muelas experimentales tuvo la composición molar del material Aglutinante B del Cuadro 2 y las muelas hechas con este ligante se cocieron a 735° C durante 4 horas. Las muelas comparativas se hicieron con un ligante vitrificado que tiene la composición molar del material Aglutinante C de Cuadro 2 y estas muelas se cocieron a 900°C durante 8 horas. Las muelas comparativas hechas sin los aglomerados sinterizados contienen 40 % en volumen de grano abrasivo y 10.26 % en volumen (dureza grado H) o 6.41 % en volumen (dureza grado F) de ligante vitrificado.

CUADRO 15 Aglomerados y Muelas Abrasivas Muestra Aglome% % % PermeaDensidad Mod. de de la rado Volumen Volumen Volumen bilidad cocida ElastiMuela Grano de de de PorosiRelativa g/cc cidad ExperiTamaño AglomeLigante dad al Aire" d/cm2x mental del grano rante 1010 (Grado) rugoso Material Aglutinante 15-1 (H) 32A-II 40 10.3 49.7 34.4 1.847 27.8 grano rugoso 60 material aglutinante A 15-2 (H) Alomax® 40 10.3 49.7 33.4 1.835 27.3 grano rugoso 60 material aglutinante A 15-3 (H) Norton 40 10.3 49.7 23.3 1.850 29.6 SG® grano rugoso 60 material aglutinante D 15-4 (H) Norton 40 6.4 53.6 46.5 1.730 20.9 SG® grano rugoso 60 material aglutinante D Muestras Tipo de Comparagrano tivas3 abrasivo grano = 40 % en volumen 15-C1 (H) Norton SG 0.0 10.3 49.7 16.6 1.818 31.6 grano rugoso 60 15-C2 (F) Norton 0.0 6.4 53.6 35.1 1.715 22.1 SG grano rugoso 60 15-C3 (H) Norton 0.0 10.3 49.7 16.0 1.822 32.6 SG grano rugoso 46 15-C4 (F) Norton 0.0 6.4 53.6 41.9 1.736 23.1 SG grano rugoso 60 15-C5 (H) 32A-II 0.0 10.3 49.7 15.0 1.832 32.5 grano rugoso 60 15-C6 (H) Alomax 0.0 10.3 49.7 16.0 1.837 31.9 grano rugoso 60 a. A 40% en volumen de grano abrasivo, las muelas comparativas contienen un % en volumen mayor de grano abrasivo (es decir, aproximadamente 2-3 % en volumen más) que las muelas experimentales hechas con 40 % en volumen de grano aglomerado, material aglutinante y porosidad ¡ntraaglomerado. b. La permeabilidad al fluido (aire) se midió mediante los métodos de prueba descritos en las Patentes de E.U.A Nos. 5,738,696 y 5,738,697, asignadas a Norton Company. Los valores de la permeabilidad relativa al aire se expresan en unidades de cc/segundo/pulgadas (cm) de agua. (Se utilizó una boquilla de tamaño 2.2). Las propiedades de estas muelas, especialmente los valores de permeabilidad al aire entro de un solo grado de muelas, demuestran un grado mayor de porosidad interconectada en las estructuras de las muelas experimentales hechas de grano abrasivo aglomerado que en las muelas comparativas hechas con el mismo por ciento en volumen de porosidad y grano con el mismo grano y matenales ligantes. Esta diferencia estructural se ha observado en diferentes grados de dureza de la muela, con diferentes tipos de grano y ligante y para porcentajes en volumen diferentes de los componentes de las muelas abrasivas.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- Una herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 5-75% en volumen de aglomerados sinterizados, que comprenden una pluralidad de granos abrasivos sostenidos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una temperatura de fusión de entre 500 y 1400°C, y los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional y una distribución de tamaño inicial antes de la fabricación de la herramienta; b) un ligante; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad total, la porosidad incluye al menos 30% en volumen de porosidad interconectada; en donde al menos 50% en peso, de los aglomerados sinterizados dentro de la herramienta abrasiva ligada retienen una pluralidad de granos abrasivos mantenidos en una forma tridimensional después de la fabricación de la herramienta. 2.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc antes de la fabricación de la herramienta. 3 - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque el ligante es un ligante vitrificado. 4 - La herramienta abrasiva ligada vitrificada de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la herramienta comprende una distribución de la porosidad bimodal de los poros intraaglomerado y la porosidad interconectada. 5. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque al menos 50% en peso de los aglomerados sinterizados tienen un tamaño dentro de la distribución de tamaño inicial después de la fabricación de la herramienta. 6. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el material aglutinante comprende un material seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales cerámicos, materiales vitrificados, composiciones ligantes vitrificadas y combinaciones de los mismos. 7. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque la temperatura de fusión del material aglutinante es de aproximadamente 800 a 1 ,300" C. 8.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque el material aglutinante es una composición ligante vitrificada que comprende una composición cocida de óxido de 71 % en peso de Si02 y B2O3, 14% en peso de Al203, menos que 0.5% en peso de óxidos alcalinotérreos y 13% en peso de óxidos alcalinos. 9. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque el material aglutinante es un material cerámico seleccionado de sílice, silicatos alcalinos, alcalinotérreos y alcalinos y alcalinotérreos mezclados, silicatos de aluminio, silicatos de zirconio, silicatos hidratados, aluminatos, óxidos, nitruros, oxinitruros, carburos, oxicarburos y combinaciones y derivados de los mismos. 10. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la porosidad interconectada se obtiene sin el uso de un medio inductor del poro durante la fabricación de la herramienta. 11. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la herramienta abrasiva ligada tiene una densidad máxima de 2.2 g/cc. 12. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la porosidad interconectada de la herramienta tiene un valor relativo de permeabilidad al aire (Q/P) en cc/segundo/pulgadas (cm) de agua al menos 10% más alto que la Q/P de una herramienta abrasiva ligada comparable hecha con los mismos granos abrasivos y materiales ligantes, a los mismos porcentajes en volumen de porosidad y ligante, pero hecha sin los aglomerados sinterizados. 13.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una dimensión de tamaño promedio de dos a veinte veces mayor que el tamaño promedio del grano abrasivo. 14 - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 200 a 3,000 mieras de diámetro promedio. 15.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque los granos abrasivos son granos microabrasivos y el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 5 a 180 mieras de diámetro promedio. 16 - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el diámetro promedio de los aglomerados sinterizados no es mayor que una dimensión promedio de la porosidad interconectada, cuando la porosidad interconectada se mide en un punto de una abertura máxima. 17. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque la herramienta comprende 35 a 52 % en volumen de aglomerados sinterizados, 3 a 13 % en volumen de ligante vitrificado y 35 a 70 % en volumen de porosidad. 18. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque el ligante es seleccionado del grupo que consiste de ligantes orgánicos y ligantes metálicos. 19. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la herramienta comprende al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de granos abrasivos secundarios, materiales de relleno, adyuvantes de la rectificación, medio inductor del poro y combinaciones de los mismos. 20. - Una herramienta abrasiva ligada vitrificada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 5-75% en volumen de aglomerados sinterizados de una pluralidad de granos abrasivos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una viscosidad A a la temperatura de fusión del material aglutinante; b) un ligante vitrificado caracterizado por una viscosidad B a la temperatura de fusión del material aglutinante, la viscosidad B es al menos 33% más baja que la viscosidad A; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada . 21. - La herramienta abrasiva ligada vitrificada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque la viscosidad A del material aglutinante es de 30 a 55,300 poises a 1 180° C. 22. - La herramienta abrasiva ligada vitrificada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque la viscosidad B del material ligante vitrificado es de 30 a 37,000 poises a 1 180° C. 23. - La herramienta abrasiva ligada vitrificada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional inicial y una distribución de tamaño inicial, y después de fabricar la herramienta con los aglomerados sinterizados, al menos 50% en peso de los aglomerados sinterizados dentro de la herramienta retienen una pluralidad de granos abrasivos mantenidos en una forma tridimensional, y al menos 50% en peso de los aglomerados sinterizados tienen un tamaño dentro de la distribución de tamaño inicial . 24.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque la herramienta tiene una densidad máxima de 2.2 g/cc. 25.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque el material aglutinante comprende un material seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales cerámicos, materiales vitrificados, composiciones ligantes vitrificadas y combinaciones de los mismos. 26.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque la temperatura de fusión del material aglutinante es de 800 a 1 ,300o C. 27. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque la porosidad interconectada se obtiene sin el uso de un medio inductor del poro durante la fabricación de la herramienta. 28. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque la porosidad interconectada de la herramienta tiene un valor relativo de permeabilidad al aire (Q/P) en cc/segundo/pulgadas (cm) de agua, al menos 10% más alto que la Q/P de una herramienta abrasiva ligada comparable, hecha con los mismos granos abrasivos y materiales ligantes, a los mismos porcentajes en volumen de porosidad y ligante, pero hecha sin los aglomerados sinterizados. 29.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una densidad de empaque suelta inicial de < 1.6 g/cc antes de la fabricación de la herramienta. 30.- Una herramienta abrasiva ligada vitrificada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 5-60% en volumen de aglomerados sinterizados de una pluralidad de granos abrasivos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una temperatura de fusión A; b) un ligante vitrificado caracterizado por una temperatura de fusión B, la temperatura de fusión B es al menos 150° C menor que la temperatura de fusión A; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad, incluyendo al menos 30 % en volumen de porosidad interconectada. 31.- La herramienta abrasiva ligada vitrificada de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional inicial y una distribución de tamaño inicial, y después de fabricar la herramienta con los aglomerados sinterizados, al menos 50% en peso de los aglomerados sinterizados dentro de la herramienta retienen una pluralidad de granos abrasivos mantenidos en una forma tridimensional, y ai menos 50% en peso, de los aglomerados sinterizados tienen un tamaño dentro de la distribución de tamaño inicial . 32. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque la herramienta tiene una densidad máxima de 2.2 g/cc. 33. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque el material aglutinante comprende un material seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales cerámicos, materiales vitrificados, composiciones ligantes vitrificadas y combinaciones de los mismos. 34. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque la temperatura de fusión A del material aglutinante es de 950 a 1 ,300° C. 35.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque la porosidad interconectada se obtiene sin el uso de un medio inductor del poro durante la fabricación de la herramienta. 36.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada además porque la porosidad interconectada de la herramienta tiene un valor relativo de permeabilidad al aire (Q/P) en cc/segundo/pulgadas (cm) de agua al menos 10% más alto que la Q/P de una herramienta abrasiva ligada comparable, hecha con los mismos granos abrasivos y materiales ligantes, a los mismos porcentajes de porosidad y ligante, pero hecha sin los aglomerados sinterizados. 37. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una densidad de empaque suelta inicial de < 1.6 g/cc, antes de la fabricación de la herramienta. 38. - Una herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: a) aproximadamente 34-56% en volumen de grano abrasivo; b) aproximadamente 3-25% en volumen de ligante; y c) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad tota), incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada; y la herramienta está sustancialmente libre de medio que induce la porosidad y los materiales con forma alargada tienen una relación de aspecto de longitud a ancho de la sección transversal de al menos 5:1. 39. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada además porque 5-100% en volumen del grano abrasivo consiste de granos abrasivos mantenidos dentro de aglomerados sinterizados tridimensionales, y los aglomerados sinterizados comprende una pluralidad de granos abrasivos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una temperatura de fusión de entre 500 y 1400° C. 40. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada además porque el ligante es un ligante vitrificado. 41. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque el material aglutinante comprende un material seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales cerámicos, materiales vitrificados, composiciones ligantes vitrificadas y combinaciones de los mismos. 42. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada además porque la porosidad interconectada de la herramienta tiene un valor relativo de permeabilidad al aire (Q/P) en cc/segundo/pulgadas (cm) de agua al menos 10% más alto que la Q/P de una herramienta abrasiva ligada comparable, hecha con los mismos granos abrasivos y materiales ligantes, a los mismos porcentajes en volumen de porosidad y ligante, pero hecha sin los aglomerados sinterizados. 43. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tienen una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc antes de la fabricación de la herramienta. 44.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque la herramienta abrasiva ligada tiene una distribución de la porosidad bimodal de los poros mtraaglomerado y de la porosidad interconectada. 45. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque la herramienta comprende al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de granos abrasivos secundarios, materiales de relleno, adyuvantes de la rectificación y combinaciones de los mismos. 46. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 200 a 3,000 mieras de diámetro promedio. 47.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque los granos abrasivos son granos microabrasivos y el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 5 a 180 mieras de diámetro promedio. 48. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada además porque el diámetro promedio de los aglomerados sinterizados no es mayor que una dimensión promedio de la porosidad interconectada, cuando la porosidad interconectada se mide en un punto de una abertura máxima. 49. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 40, caracterizada además porque la herramienta tiene una densidad máxima de 2.2 g/cc. 50. - Una herramienta abrasiva que comprende de 5 a 75% en volumen de aglomerados de granos abrasivos, hechos mediante un método que comprende los pasos: a) alimentar el grano abrasivo y un material aglutinante, seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales ligantes vitrificados, materiales vitrificados, materiales cerámicos, aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos y combinaciones de los mismos, en un horno giratorio de calcinación a una velocidad de alimentación controlada; b) girar el horno a una velocidad controlada; c) calentar la mezcla a una velocidad de calentamiento determinada por la velocidad de alimentación y la velocidad del horno, a temperaturas de aproximadamente 145 a 1 ,300° C, d) tamborear la mezcla en el horno hasta que el material aglutinante se adhiere al grano y una pluralidad de granos se adhieren para crear una pluralidad de aglomerados sinterizados; e) recuperar los aglomerados sinterizados del horno, los aglomerados sinterizados consisten de una pluralidad de granos abrasivos ligados por el material aglutinante y tienen una forma tridimensional inicial y una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc; f) moldear los aglomerados sinterizados en un cuerpo compuesto conformado; y g) tratar térmicamente el cuerpo compuesto conformado para formar la herramienta abrasiva. 51.- La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque comprende el paso de mezclar los aglomerados sinterizados con un material ligante para formar una mezcla de aglomerado. 52. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 51 , caracterizada además porque el material ligante es un material ligante vitrificado. 53. - La herramienta abrasiva ligada vitrificada de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada además porque el ligante vitrificado tiene una temperatura de cocción del ligante al menos 150° C más baja que la temperatura de fusión del material aglutinante. 54. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque el material aglutinante comprende un material seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales cerámicos, materiales vitrificados, composiciones ligantes vitrificadas y combinaciones de los mismos. 55. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 54, caracterizada además porque la temperatura de fusión del material aglutinante es de aproximadamente 800 a 1 ,300°C. 56. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 55, caracterizada además porque el material ligante tiene una viscosidad de aproximadamente 30 a 55,300 poises a la temperatura de fusión del material aglutinante. 57.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 55, caracterizada además porque el material aglutinante es una composición ligante vitrificada que comprende una composición cocida de óxido de 71% en peso de S1O2 y B203, 14% en peso de Al203, menos que 0.5% en peso de óxidos alcalinotérreos y 3% en peso de óxidos alcalinos. 58. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 54, caracterizada además porque el material aglutinante es un material cerámico seleccionado de sílice, silicatos alcalinos, alcalinotérreos y alcalinos y alcalinotérreos mezclados, silicatos de aluminio, silicatos de zirconio, silicatos hidratados, aluminatos, óxidos, nitruros, oxinitruros, carburos, oxicarburos y combinaciones y derivados de los mismos. 59. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque la porosidad interconectada se obtiene sin la adición de medio inductor del poro. 60. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque la herramienta comprende aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad total, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada . 61. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada además porque la herramienta tiene una densidad máxima de 2.2 g/cc. 62. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque los aglomerados sinterizados tiene una dimensión de tamaño promedio de dos a veinte veces mayor que el tamaño promedio del grano abrasivo. 63.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 200 a 3,000 mieras en diámetro promedio. 64.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque los granos abrasivos son granos microabrasivos y el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 5 a 180 mieras de diámetro promedio. 65. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 60, caracterizada además porque la porosidad interconectada de la herramienta tiene un valor relativo de permeabilidad al aire (Q/P) en cc/segundo/pulgadas (cm) de agua al menos 10% más alto que la Q/P de una herramienta abrasiva ligada comparable hecha con los mismos granos abrasivos y materiales ligantes, a los mismos porcentajes en volumen de porosidad y ligante, pero hecha sin los aglomerados sinterizados. 66. - La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 51 , caracterizada además porque la herramienta comprende 35 a 52 % en volumen de aglomerados sinterizados, 3 a 13 % en volumen de ligante vitrificado y 35 a 70 % en volumen de porosidad. 67.- La herramienta abrasiva ligada de conformidad con la reivindicación 50, caracterizada además porque la herramienta comprende al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de granos abrasivos secundarios, materiales de relleno, adyuvantes de la rectificación, medio inductor del poro y combinaciones de los mismos. 68. - Un método de rectificación, que comprende los pasos de: a) proporcionar una herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: 1) 5 a 75% en volumen de aglomerados sinterizados que comprenden una pluralidad de granos abrasivos sostenidos con un material aglutinante, el material aglutinante está caracterizado por una temperatura de fusión de entre 500 y 1400° C, y los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional y tienen una distribución de tamaño inicial antes de la fabricación de la herramienta; 2) un ligante; y 3) aproximadamente 35-80% en volumen de porosidad total, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada; en donde al menos 50% en peso, de los aglomerados sinterizados dentro de la herramienta abrasiva ligada retienen una pluralidad de granos abrasivos mantenidos en una forma tridimensional después de la fabricación de la herramienta; b) llevar la herramienta abrasiva ligada en contacto con una pieza; y c) desgastar la superficie de la pieza con la herramienta abrasiva ligada. 69. - Un método de rectificación, que comprende los pasos de: a) proporcionar una herramienta abrasiva ligada, que tiene una estructura permeable para que fluya un fluido, la herramienta comprende: 1) aproximadamente 34-56% en volumen de grano abrasivo; 2) aproximadamente 3-25% en volumen de ligante; y 3) aproximadamente 35- 80% en volumen de porosidad total, incluyendo al menos 30% en volumen de porosidad interconectada; la herramienta está sustancialmente libre de medio que induce la porosidad y materiales con forma alargada que tienen una relación de aspecto de longitud a ancho de la sección transversal de al menos 5:1 , b) llevar la herramienta abrasiva ligada en contacto con una pieza; y c) desgastar la superficie de la pieza con la herramienta abrasiva ligada. 70.- Un método para aglomerar granos abrasivos, que comprende los pasos: a) alimentar el grano y un material aglutinante, seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales ligantes vitrificados, materiales vitrificados, materiales cerámicos, aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos, agua, solventes y combinaciones de los mismos, en un horno giratorio de calcinación a una velocidad de alimentación controlada; b) girar el horno a una velocidad controlada; c) calentar la mezcla a una velocidad de calentamiento determinada por la velocidad de alimentación y la velocidad del horno, a temperaturas de aproximadamente 145 a 1 ,300° C, d) tamborear el grano y el material aglutinante en el horno hasta que el material aglutinante se adhiere al grano y una pluralidad de granos se adhieren para crear una pluralidad de aglomerados sinterizados; y e) recuperar los aglomerados sinterizados del horno, por lo que los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional inicial, unaO densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc y comprenden una pluralidad de granos abrasivos. 71.- El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque comprende el paso de hacer una mezcla uniforme del grano abrasivo y el material aglutinante, y a continuación, alimentar la mezcla en el horno giratorio de calcinación. 72.- El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque la mezcla se tamborea en el horno de calentamiento durante aproximadamente 0.25 a 2.0 horas. 73. - El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque los aglomerados sinterizados son de dos a veinte veces mayores que el grano abrasivo. 74. - El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque el horno está inclinado a un ángulo de inclinación de aproximadamente 0.5 a 5 grados. 75. - El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque el horno se gira a una velocidad de 0.5 a 10 rpm. 76. - El método de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque la mezcla se alimenta en el horno a una velocidad de alimentación de aproximadamente 5 a 910 Kg/hr. 77.- El método de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque la velocidad de alimentación de la mezcla se ajusta de manera que la mezcla ocupe 8-12% en volumen del volumen del horno. 78.- El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque los aglomerados sinterizados tienen una resistencia mínima al triturado de 0.5 a 50% de la fracción triturada en una prueba de compactación. 79.- El método de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque la mezcla comprende al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de granos abrasivos secundarios, materiales de relleno, adyuvantes de la rectificación, medio inductor del poro y combinaciones de los mismos. 80.- El método de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizada además porque la mezcla comprende un medio inductor del poro seleccionado del grupo que consiste de esferas huecas de vidrio, corteza de nogal triturada, esferas o perlas huecas de material plástico o compuestos orgánicos, partículas de vidrio espumado, mullita en burbujas y alúmina en burbujas y combinaciones de los mismos. 81. - El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado además porque el grano y el material aglutinante se calientan a una temperatura de 800-1200° C en el homo. 82. - El método de conformidad con la reivindicación 81, caracterizado además porque la temperatura es efectiva para hacer que el material aglutinante se funda y fluya y la viscosidad del material aglutinante fundido es al menos de 300 poises. 83.- El método de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque la mezcla uniforme se aglomera para formar aglomerados en crudo y a continuación los aglomerados en crudo se alimentan en el homo giratorio de calcinación. 84.- Aglomerados sinterizados de granos abrasivos, hechos mediante un método que comprende los pasos: a) alimentar el grano abrasivo con un material aglutinante en un homo giratorio de calcinación a una velocidad de alimentación controlada; b) girar el homo a una velocidad controlada; c) calentar la mezcla a una velocidad de calentamiento determinada por la velocidad de alimentación y la velocidad del horno, a temperaturas de aproximadamente 145 a 1 ,300° C, d) tamborear el grano y el material aglutinante en el horno hasta que el material aglutinante se adhiere al grano y una pluralidad de granos se adhieren para crear una pluralidad de aglomerados sinterizados; y e) recuperar los aglomerados sinterizados del horno, por lo que los aglomerados sinterizados tienen una forma tridimensional inicial, una densidad de empaque suelta de < 1.6 g/cc y contienen una pluralidad de granos abrasivos. 85.- Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque comprenden al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de granos abrasivos secundarios, materiales de relleno, adyuvantes de la rectificación, medio inductor del poro y combinaciones de los mismos. 86. - Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque el material aglutinante comprende un material seleccionado del grupo que consiste esencialmente de materiales ligantes vitrificados, materiales vitrificados, materiales cerámicos, aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos, materiales ligantes orgánicos, materiales ligantes metálicos y combinaciones de los mismos. 87. - Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque comprenden el paso de hacer una mezcla uniforme del grano abrasivo y el material aglutinante, y a continuación alimentar la mezcla en el horno giratorio de calcinación. 88. - Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque los aglomerados sinterizados tienen una dimensión de tamaño promedio de dos a veinte veces mayor que el tamaño promedio del grano abrasivo. 89.- Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 200 a 3,000 mieras de diámetro promedio. 90.- Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque los granos abrasivos son granos microabrasivos y el intervalo de tamaño inicial de los aglomerados sinterizados es de 5 a 180 mieras de diámetro promedio. 91. - Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque ei gránulo comprende aproximadamente 30-88% en volumen de porosidad. 92. - Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 91 , caracterizados además porque hasta 75% en volumen de la porosidad, comprende porosidad interconectada. 93. - Los aglomerados sinterizados de conformidad con la reivindicación 84, caracterizados además porque la densidad relativa de los aglomerados, medida por ia técnica de desplazamiento del volumen de un fluido y expresada como una relación del volumen de los aglomerados al volumen aparente del grano abrasivo y el material aglutinante utilizado para hacer los aglomerados, es un máximo de 0.7.