MXPA04010014A

MXPA04010014A - Metodo de esmerilado de rodillo.

Info

Publication number: MXPA04010014A
Application number: MXPA04010014A
Authority: MX
Inventors: Dean S Matsumoto
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2004-12-13
Also published as: GB2405411B; LU91111B1; CZ305217B6; DE10392508T5; GB2403224A; JP2005522337A; SE0402455D0; NO328919B1; RO123271B1; CA2480674C; AT500593A5; JP2008100349A; CH697085A5; CA2479712C; CA2480674A1; KR20040099431A; EP1494834B1; GB2405411A; GB2403224B; CN1652897A

Abstract

El esmerilado de rodillos de laminado se lleva a cabo con ruedas de esmerilado abrasivas resistentes al traqueteo que tiene valores de modulo elastico relativamente bajos y valores de velocidad de estallido relativamente altos; las operaciones de esmerilado se pueden llevar a cabo a alta eficiencia con vibracion de rueda controlada, generando asi calidad de superficie optima sobre los rodillos de laminado esmerilados.

Description

METODO DE ESMERILADO DE RODILLO MEMORIA DESCRIPTIVA Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de E.U.A. No. 10/120,969, presentada el 11 de abril de 2002. La invención se refiere a un método de esmerilado de rodillo y a herramientas abrasivas usadas en esmerilado de rodillo. El esmerilado de rodillo es un procedimiento de esmerilado cilindrico en donde una rueda abrasiva aglutinada esmerila y suaviza la superficie de un rodillo de laminado. Un rodillo de laminado es un rodillo de metal grande (v.gr., 2.13 m de longitud, .61 m de diámetro), típicamente hecho de acero forjado, diseñado para usarse en el acabado de superficie de láminas de metal. En el esmerilado de la superficie del rodillo de laminado, la rueda de esmerilado debe impartir un acabado de superficie suave, uniforme al rodillo. Cualquier imperfección, tal como patrones de esmerilado, líneas de alimentación, marcas aleatorias, indentaciones y similares, creadas sobre la superficie del rodillo durante el procedimiento de esmerilado serán transferidas a las láminas de metal que están siendo procesadas por el rodillo. Con sistemas de esmerilado inestables, las condiciones de esmerilado provocan que la amplitud de vibración entre la rueda de esmerilado y la pieza de trabajo incremente con el tiempo. Esto da por resultado una serie de ondulaciones que se desarrollan y acumulan a lo largo de las superficies tanto de la rueda de esmerilado como de la pieza de trabajo. Este procedimiento se refiere como traqueteo regenerativo o autoexcitado y se ha asociado con ciertas imperfecciones en la superficie de los rodillos de laminado después del esmerilado ("marcas de traqueteo"). Los operadores de esmerilado de rodillo desean ruedas de esmerilado "resistentes al traqueteo", que tengan la capacidad para permanecer en una forma redonda y mantener un carácter elástico a medida que progresa el esmerilado y que se desgasta la rueda. Se han desarrollado modelos de vibración de esmerilado (Inasaki I., Grinding Chatter - Origin and Suppression, CIRP Proceedings, 2001 ) para explicar la relación entre las propiedades de rueda (tales como rigidez de contacto disminuida, amortiguación incrementada) y la supresión de traqueteo autoexcitado. La industria de esmerilado de rodillo típicamente emplea ruedas de esmerilado aglutinadas con laca para reducir al mínimo el daño al rodillo durante el esmerilado. En ruedas de esmerilado de rodillo, los aglutinantes de resina de laca son preferidos por su módulo elástico relativamente bajo (v.gr., 1.3 GPa versus 5-7 GPa para aglutinantes de resina fenólica). Entre los aglutinantes orgánicos utilizados comercialmente en la fabricación de ruedas de esmerilado, los aglutinantes fenólicos son preferidos por consideraciones de resistencia, costo, disponibilidad y fabricación. Por el contrario, las resinas de laca son materiales naturales obtenidos de insectos, son relativamente costosos, inconsistentes en composición y calidad, y más difíciles de usarse en la fabricación de ruedas. Entre los diversos tipos de ruedas de esmerilado aglutinadas orgánicas, las ruedas aglutinadas con laca se caracterizan por resistencia mecánica relativamente baja, expresada como una "velocidad de estallido" relativamente baja (la velocidad de rotación a la cual la fuerza centrífuga hace que la rueda se separe), y como una vida de rueda más corta. En operaciones de esmerilado de rodillo, las ruedas de laca se limitan a velocidades de rotación de rueda inferiores (v.gr., 20.32 a 40.64 m/s) y una vida de rueda más corta. La operación de la rueda de laca es tediosa, requiriendo con frecuencia ajustes en la velocidad de la rueda, velocidad de alimentación de entrada y otros parámetros para evitar traqueteo a medida que el diámetro de la rueda es reducido por el desgaste de la rueda y cambios en amplitud de vibración. Como una alternativa a las ruedas de laca, se ha sugerido en la patente de E.U.A. No. A-5, 104,424 usar una combinación de granos de carburo de silicio y de alúmina de sol-gel concrecionado en un aglutinante de modo elástico alto para controlar las formas de las superficies del rodillo durante el esmerilado. El diseño de la herramienta no ha sido comercialmente útil. Por lo tanto, persiste la necesidad en la industria de mejores herramientas de esmerilado abrasivas y procedimientos de esmerilado adecuados para la fabricación y reacondicionamiento de rodillos de laminado que tienen un acabado de superficie de alta calidad provisto a un costo de operación efectivo. Se ha descubierto que las ruedas de esmerilado únicas hechas con componentes de herramienta abrasivas comunes, tales como aglutinante de resina fenólica, y grano de alúmina convencional, preferiblemente que se han aglomerado con materiales aglutinantes seleccionados, se pueden emplear para producir un procedimiento de esmerilado de rodillo más eficiente que los procedimientos de esmerilado de rodillo comerciales conocidos mejores. La invención es un método de esmerilar rodillos de laminado, que comprende los pasos de: a) proveer una rueda de esmerilado seleccionada; b) montar la rueda en una máquina de esmerilado de rodillo; c) llevar la rueda a contacto con un rodillo de laminado giratorio que tiene una superficie cilindrica; d) atravesar la rueda a través de la superficie del rodillo del laminado, manteniendo contacto continuo de la rueda con la superficie del rodillo del laminado, y e) esmerilar la superficie del rodillo de laminado a un valor de acabado de superficie de 10 a 50 Ra, mientras que deja la superficie sustancialmente libre de líneas de experimentación, marcas de traqueteo e irregularidades de superficie. En un método alternativo de esmerilado de rodillo de laminado de conformidad con la invención, el método de esmerilado del rodillo comprende los pasos de: a) proveer una rueda de esmerilado seleccionada; b) montar la rueda en una máquina de esmerilado de rodillo y hacer girar la rueda; c) llevar la rueda a contacto con un rodillo de laminado giratorio que tiene una superficie cilindrica; d) atravesar la rueda a través de la superficie del rodillo de laminado, manteniendo contacto continuo de la rueda con la superficie del rodillo de laminado; e) esmerilar la superficie del rodillo de laminado; y f) repetir los pasos c) a e); en donde la rueda permanece sustanciaimente libre de traqueteo a medida que la rueda es consumida por lo pasos de esmerilado. Las ruedas de esmerilado resistentes al traqueteo útiles en el método de la invención se pueden seleccionar de: (a) ruedas que comprenden grano abrasivo, aglutinantes de resina fenólica, 36 a 54% en volumen de porosidad, una densidad curada máxima de 2.0 g/cc y una velocidad de estallido de por lo menos 30.48 m/s; (b) ruedas que comprenden por lo menos 20% en volumen de aglomerados de grano abrasivo, aglutinante de resina orgánico y 38 a 54% en volumen de porosidad; y (c) ruedas que comprenden 22 a 40% en volumen de grano abrasivo y 36 a 54% en volumen de porosidad aglutinadas en un aglutinante de resina orgánico y que tienen un valor de módulo elástico máximo de 12 GPa y una velocidad de estallido mínima de 30.48 m/s. El método de esmerilado de rodillo de la invención es un procedimiento de esmerilado cilindrico llevado a cabo con ruedas de esmerilado aglutinadas orgánicas seleccionadas que tienen estructuras de ruedas y propiedades físicas no usuales. Estas ruedas permiten que los rodillos de laminado sean acabados en su superficie más rápido y de manera más eficiente de lo que era posible con método de esmerilado de rodillo de. la técnica anterior usando ruedas de esmerilado convencionales. En el método de la invención, el esmerilado de rodillo se lleva a cabo sin daño de traqueteo de rueda medible durante la vida de la rueda de esmerilado seleccionada. En el método de la invención, una rueda de esmerilado seleccionada se monta en un árbol de una máquina de esmerilado de rodillos y preferiblemente se hace girar a aproximadamente 20.32 a 48.3 m/s, muy preferiblemente a 30.48-43.20 m/s. Cuando la rueda de esmerilado seleccionada sustituye a las ruedas de la técnica anterior (v.gr., ruedas aglutinadas con laca), este método permite la operación a velocidades de rotación de rueda mayores sin traqueteo, en relación con las velocidades mantenidas para evitar traqueteo en los métodos de la técnica anterior (v.gr., 20.32 a 35.57 m/s). El método resistente a traqueteo se puede llevar a cabo a cualquier velocidad especificada para la máquina de esmerilado de rodillo particular que está siendo operada, siempre que la velocidad no exceda las limitaciones de seguridad de la rueda seleccionada (es decir, los límites de velocidad de estallido de rueda Las máquinas de esmerilado de rodillos adecuadas se pueden obtener de Herkules, Meuselwitz, Alemania, Waldrich Siegen, Burbach, Alemania y Pomini (Techint Company), Milán, Italia, y de varios otros fabricantes de equipo que proveen equipo a la industria de esmerilado de rodillo. Después de que la rueda giratoria se lleva a contacto con un rodillo giratorio (a, v.gr., 0.10 a 0.20 m/s), la rueda es gradualmente atravesada a través de la superficie del rodillo giratorio para remover material de la superficie, dejando un acabado fino, liso sobre el rodillo. El movimiento transversal a través del rodillo se lleva a cabo a una velocidad de 254 a 381 cm por minuto. En un rodillo típico que mide 2.13 m de largo y .61 m de diámetro, el paso transversal requiere 0.6 a 1.0 minutos para completarse. Durante este paso, la rueda está en contacto continuo con la superficie del rodillo, una condición conocida en el pasado para dar origen a vibración de rueda regenerativa y traqueteo. A pesar de dicho contacto de superficie continuo, la amplitud de vibración de rueda se mantiene a una velocidad muy consistente para la vida de la rueda, y la rueda permanece sustancialmente libre de traqueteo desde el inicio del esmerilado hasta que la rueda es consumida por los pasos de esmerilado. Al llevar a cabo el método de la invención, el acabado de superficie de rodillo esmerilado debe estar libre de ondulaciones, líneas, marcas y otras irregularidades de superficie. Si persisten dichas irregularidades, serán transferidas desde la superficie del rodillo a la superficie de las láminas de metal que están siendo laminadas por el rodillo defectuoso. El desecho de fabricación significativo dará por resultado que el procedimiento de esmerilado de rodillo no pueda ser controlado de una manera eficiente. En un método preferido, la superficie de rodillo es acabada a una medición de aspereza de superficie de aproximadamente 10 a 50 Ra, preferiblemente una medición de aproximadamente 18 a 30 Ra. Como se indica aquí, "Ra" es una unidad estándar de la industria para calidad de acabado de superficie que representa la altura de aspereza promedio, es decir, la distancia absoluta promedio de la vida media del perfil de aspereza dentro de la longitud de evaluación. La rueda de esmerilado preferido tiene una superficie abierta aguda capaz de crear una calidad de superficie caracterizada por 170 a 180 picos (o raspaduras) por cada 2.54 cm. El conteo de picos ("Pe", es decir, un estándar de la industria que representa el número de picos por cada 2.54 cm que se proyecta a través de una banda seleccionada centrada alrededor de la línea media) es un parámetro importante de la superficie de las láminas metálicas que se pintarán durante la fabricación de partes de carrocería de automóvil. Una superficie con muy pocos picos es tan indeseable como una superficie con demasiados picos o una superficie con aspereza excesiva. Aunque el método de esmerilado de rodillo que aquí se describe se ha ilustrado en una operación de rodillo de laminado en frío, la invención también es útil para el acabado de las superficies de rodillos de laminado usados en operaciones de rodillo de laminado en caliente. En el esmerilado de rodillos usados para operaciones de rodillos de laminado en frío, la rueda de esmerilado seleccionada preferiblemente comprende grano 120 a 46 (142 a 508 mieras) de grano abrasivo, mientras que las ruedas usadas en el esmerilado de rodillos para operaciones de rodillo de laminado en caliente preferiblemente comprenden tamaños de grano más gruesos, v.gr., grano abrasivo de grano 36 (710 mieras). Las ruedas abrasivas aglutinadas especificadas para llevar a cabo el procedimiento de esmerilado de rodillo de la invención se caracterizan por una combinación previamente desconocida de estructura de rueda y propiedades físicas. Como se usa aquí, el término "estructura de ruedas" se refiere a los porcentajes en volumen relativos de grano abrasivo, aglutinante (incluyendo llenadores, y se usa algunos) y porosidad contenida en la rueda de esmerilado en "grado" de dureza de rueda se refiere a la designación de letras dada al comportamiento de la rueda en una operación de esmerilado. Para un tipo de aglutinante dado, el grado es una función de la porosidad de la rueda, contenido de grano y ciertas propiedades físicas, tales como densidad curada, módulo elástico y penetración de chorro de arena (éste último es más típico de ruedas aglutinadas vitrificadas). El "grado" de la rueda revise qué tan resistente al desgaste será la rueda y qué tan duro esmerilará la rueda, es decir, qué tanta potencia se necesitará para usar la rueda en una operación de esmerilado dada. La designación de letras para el grado de rueda es asignado de conformidad con la escala de grado de Norton Company conocido en la técnica, en donde los grados más suaves son designados con la letra A y los grados más duros son designados con la letra Z (véase, v.gr., patente de E.U.A. No. -A- ,983,082, Howe, et al). AI hacer coincidir los grados de rueda, un experto en la técnica generalmente puede sustituir una rueda conocida por una especificación de rueda nueva y predecir que la rueda nueva se desempeñará de una manera similar a o mejor que la rueda conocida. En una desviación del rendimiento de rueda aglutinada orgánica conocida, la ruedas especificadas para llevar a cabo el esmerilado de rodillo de la presente se caracterizan por un grado más bajo, es decir, son más suaves, que las ruedas conocidas que proveen eficiencia de rendimiento comparado. Las ruedas que tienen un grado de Norton de aproximadamente B a G en una escala de aglutinante de resina fenólica son preferidas. Las ruedas útiles de la invención presentan valores de módulo elástico más bajos que las ruedas conocidas que tienen volúmenes de porosidad equivalente pero muy inesperadamente presentan valores de relación G mayores (relación G es la relación de velocidad de remoción de material/velocidad de desgaste de ruedas). Las herramientas abrasivas aglutinadas pueden tener una densidad de menos de 2.0 g/cc, preferiblemente tienen una densidad de menos de 1.8 g/cc, y muy preferiblemente tienen una densidad de menos de 1 .6 g/cc. Las herramientas abrasivas aglutinadas útiles en la invención son ruedas de esmerilado que comprenden aproximadamente 22 a 40% en volumen, preferiblemente 24 a 38% en volumen, muy preferiblemente 26 a 36% en volumen de grano. En una modalidad preferida, las herramientas abrasivas aglutinadas orgánicas comprenden aproximadamente 8 a 24% en volumen, muy preferiblemente 10 a 22% en volumen, y muy preferiblemente aún 12 a 20% en volumen de aglutinante orgánico. Junto con el grano abrasivo y el aglutinante, estas ruedas comprenden aproximadamente 36 a 54% en volumen de porosidad, preferiblemente 36 a 50% en volumen de porosidad, muy preferiblemente 40 a 50% en volumen de porosidad, esta porosidad preferiblemente incluyendo por lo menos 30% en volumen de porosidad ¡nterconectada. Para cualquier rueda dada, la suma de los porcentajes en volumen de grano, aglutinante y porosidad será igual a 100%. Las herramientas abrasivas aglutinadas orgánicas preferiblemente comprenden 20 a 38% en volumen de aglomerados de grano abrasivo concrecionado, 10 a 26% en volumen de aglutinante orgánico y 38 a 50% en volumen de porosidad. Los aglomerados de grano abrasivo porosos hechos con materiales aglutinantes inorgánicos (v.gr., materiales aglutinantes vitrificados o de cerámica) son preferidos para usarse en esas ruedas de esmerilado debido a que permiten la fabricación de una estructura de rueda abierta con porosidad ¡nterconectada. A pesar del volumen de porosidad logrado con estos aglomerados de grano, las ruedas que tienen características de resistencia mecánica, resistencia al desgaste de ruedas y rendimiento de esmerilado agresivo alta de una rueda de esmerilado que tiene una designación de grado mucho más dura. Las ruedas útiles en la invención tienen un módulo elástico de menos de 12 GPa, preferiblemente menos de 10 GPa y muy preferiblemente de menos de 8 GPa. Entre otras características, una rueda fabricada con una cantidad efectiva (v.gr., por lo menos 30% en volumen del contenido de grano abrasivo y por lo menos 20% en volumen del volumen total de la rueda después de la curación) de aglomerados de grano abrasivos presentan un módulo elástico inferior al de las ruedas de esmerilado de rodillo estándares. Las ruedas estándares incluyen aquellas hechas a los mismos contenidos de porosidad sin el uso de aglomerados de grano abrasivo. Las herramientas abrasivas aglutinadas de la invención tienen una estructura inusualmente porosa. En la estructura de herramienta, el diámetro promedio de los aglomerados concrecionados es menor que o igual a una dimensión promedio de los poroso de la porosidad interconectada, cuando la porosidad interconectada se mide en un punto de una abertura máxima. La cantidad de porosidad interconectada se puede determinar midiendo la permeabilidad al fluido de la herramienta de conformidad con el método de la patente de E.U.A. No. -A-5, 738,696. Como se usa aquí, Q/P=la permeabilidad al fluido de una herramienta abrasiva, en donde Q significa velocidad de flujo expresada como ce de flujo de aire, y P significa diferencia de presión. El término Q/P representa la diferencia de presión medida entre la estructura de herramienta abrasiva y la atmósfera a una velocidad de flujo dada de un fluido (v.gr., aire). Esta Q/P de permeabilidad relativa es proporcional al producto del volumen de poro y el cuadrado del tamaño del poro. Se prefieren tamaños de poro más grandes. La geometría del poro de tamaños de grano abrasivo son otros factores que afectan Q/P, con el tamaño de granos más grandes produciendo permeabilidad relativa más alta. Las herramientas abrasivas útiles en la invención se caracterizan por valores de permeabilidad a fluido mayores que las herramientas de la técnica anterior usadas en el esmerilado de rodillos de laminado. En general, las herramientas abrasivas usadas en el método de esmerilado de la invención preferiblemente tienen valores de permeabilidad al fluido de por lo menos aproximadamente 30% mayor que los valores de herramientas abrasivas de la técnica anterior usadas en el esmerilado de rodillos de laminado. Los parámetros de permeabilidad al fluido relativa exacta para caminos y formas de aglomerado particular, tipos de aglutinante y niveles de porosidad pueden ser determinados por el experto al aplicar la Ley de D'Arcy a datos empíricos para un tipo dado de herramienta abrasiva. La porosidad dentro de la rueda abrasiva surge de la separación abierta provista por la densidad de compactación natural de los componentes de la herramienta, particularmente los aglomerados abrasivos, y opcionalmente al añadir medios inductores de poros convencionales. Los medios inductores de poros adecuados incluyen pero no se limitan a esferas de vidrio huecas, burbuja de mullita y burbujas de alúmina, y combinaciones de las mismas. Las herramientas se pueden fabricar con inductores de porosidad de celda abierta tales como glóbulos de naftaleno, u otros gránulos orgánicos, que se pueden remover después de moldear la herramienta para dejar espacios huecos dentro de la matriz de la herramienta, o se pueden fabricar con medios inductores de poros huecos de celda cerrada (v.gr., esferas de vidrio huecas). Las herramientas abrasivas de la invención no contienen medios inductores de poros añadidos, o contienen una cantidad menor de medios inductores de poros añadidos efectivos para producir una herramienta abrasiva con un contenido de porosidad del cual por lo menos 30% en volumen es porosidad interconectada. Las herramientas acabadas opcionalmente contienen granos abrasivos secundarios o añadidos, llenadores, auxiliares de esmerilado y medios inductores de poros, y combinaciones de estos materiales. Cuando se usa un grano abrasivo en combinación con los aglomerados abrasivos, los aglomerados preferiblemente proveen de alrededor de 30 a aproximadamente 100% en volumen del grano abrasivo total de la herramienta y muy preferiblemente de alrededor de 40 a aproximadamente 70% en volumen del abrasivo total en la herramienta. Cuando se usan dichos granos abrasivos, estos granos abrasivos preferiblemente proveen de alrededor de 0.1 a aproximadamente 70% en volumen del grano abrasivo total de la herramienta, y muy preferiblemente de alrededor de 30 a aproximadamente 60% en volumen. Los granos abrasivos no aglomerados secundarios adecuados incluyen pero no se limitan a varios óxidos de aluminio, alúmina de sodio en gel, bauxita concrecionada, carburo de silicio, alúmina-zirconia, aluminoxinitruro, ceria, subóxido de boro, nitruro de boro cúbico, diamante, granos de pedernal y granate, y combinaciones de los mismos. Las herramientas abrasivas de la presente invención preferiblemente son aglutinadas con un aglutinante orgánico. Cualquiera de los aglutinantes de resina orgánica termofraguables conocidos en la técnica de fabricación de herramientas abrasivas se puede seleccionar para usarse aquí. Se prefieren aglutinantes de residuo fenólico. Ejemplos de aglutinantes adecuados y técnicas para la fabricación de dichos aglutinantes se pueden encontrar, por ejemplo, en las patentes de E.U.A. Nos. 6,251 ,149 B1 , 6,015,338, 5.976,204, 5827,337 y 3,323,885, que se incorporan aquí por referencia. El aglutinante y método de fabricación descrito en la solicitud de patente de E.U.A. comúnmente cedida No. 10/060,982, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia, y los de la patente de E.U.A. No. 3,323,885 se prefieren para usarse aquí. Las herramientas aglutinadas orgánicas . pueden ser mezcladas, moldeadas y curadas o concrecionadas de conformidad con varios métodos de procesamiento, y con varias proporciones de grano abrasivo o aglomerado, aglutinante y componentes de porosidad como se conoce en la técnica. La densidad y dureza de las herramientas abrasivas se determina mediante la selección de los aglomerados, tipo de aglutinante y otros componentes de herramienta, el contenido de porosidad; junto con el tamaño y tipo de molde y procedimiento de prensado seleccionado. Las ruedas abrasivas se pueden moldear y prensar por cualesquiera medios conocidos en la técnica, incluyendo técnicas de prensado en caliente, tibio y frío. Se debe tener cuidado en la selección de una presión de molde para formar las ruedas rudas para evitar la trituración de una cantidad excesiva de los aglomerados de grano abrasivo (v.gr., más del 50% en peso, de los aglomerados) y para conservar la estructura tridimensional de los aglomerados. La presión aplicada máxima apropiada para hacer las ruedas de la invención dependen de la forma, tamaño, espesor y componente aglutinante de la rueda abrasiva y de la temperatura de moldeo. Los aglomerados de la invención tienen suficiente resistencia mecánica para resistir los pasos de moldeo y prensado llevarse a cabo en procedimientos de fabricación comerciales típicos para hacer herramientas abrasivas. Las ruedas abrasivas se pueden curar por métodos conocidos por los expertos en la técnica. Las condiciones de curación se determinan principalmente mediante el aglutinante y abrasivos reales usados, y por el tipo de material aglutinante contenido en el aglomerado de grano abrasivo. Dependiendo de la composición química del aglutinante seleccionado, un aglutinante orgánico se puede cocer a 120 a 250°C, preferiblemente a 160 a 185°C, para proveer las propiedades mecánicas necesarias para esmerilar metales u otros materiales. Los aglomerados de grano abrasivos útiles aquí son estructuras tridimensionales o gránulos, incluyendo materiales mixtos porosos concrecionados de grano abrasivo y material aglutinante. Los aglomerados tienen una densidad de compactación suelta de (LPD) de <1.6 g/cc, una dimensión promedio de aproximadamente 2 a 20 veces el tamaño de grano abrasivo promedio y una porosidad de aproximadamente 30 a 88% en volumen. Los aglomerados de grano abrasivo preferiblemente tienen un valor de resistencia a la trituración mínima de 0.2 MPa. El grano abrasivo puede incluir uno o más de los granos abrasivos conocidos para usarse en herramientas abrasivas, tales como granos de alúmina, incluyendo alúmina fusionada, alúmina concrecionada y concrecionada en sol-gel, bauxita concrecionada y similares, carburo de silicio, alúmina-zirconia, aluminoxinitruro, ceria, subóxido de boro, granate, pedernal, diamante, incluyendo diamante natural y sintético, nitruro de boro cúbico (CBN) y combinaciones de los mismos. Se puede usar cualquier tamaño o forma de grano abrasivo. Por ejemplo, el grano puede incluir granos de alúmina de sol-.gel concrecionados alargados que tienen una relación de aspecto alta del tipo descrito en la patente de E.U.A. No.-5, 29,919. Los tamaños dé grano adecuados para usarse aquí están en el intervalo de tamaño de grano abrasivo regular (v.gr., mayor que 60 y hasta de 7,000 mieras). Para una operación de esmerilado abrasiva, puede ser conveniente aglomerar un grano abrasivo con un tamaño de grano menor que un tamaño de grano del grano abrasivo (no aglomerado) normalmente seleccionado para esta operación de esmerilado. Por ejemplo, el abrasivo de tamaño de grano 80 aglomerado puede sustituir al abrasivo del tamaño de grano 54, del grano 100 aglomerado abrasivo de grano 60 y el de grano 120 aglomerado al abrasivo de grano 80. El tamaño del aglomerado concrecionado preferido para granos abrasivos típicos varía de aproximadamente 200 a 3,000, preferiblemente de 350 a 2,000, muy preferiblemente de 425 a 1 ,000 mieras en diámetro promedio. El grano abrasivo está presente a aproximadamente 10 a 65% en volumen, muy preferiblemente de 35 a 55% en volumen, y muy preferiblemente aún 48 a 52% en volumen del aglomerado. Los materiales aglutinantes útiles para hacerlos aglomerados preferiblemente incluyen materiales de cerámica y vitrificados, preferiblemente del tipo usado como sistemas aglutinantes para herramientas abrasivas aglutinadas vitrificadas. Estos materiales aglutinados vitrificados pueden ser un vidrio precocido molido en un polvo (una frita) o mezcla de varios materiales de partida tales como arcilla, feldespato, cal, bórax y sosa, o una combinación de materiales filtrados y de partida. Dichos materiales se fusionan y forman una fase de vidrio líquido a temperaturas que varían de aproximadamente 500 a 1 ,400°C y humedecen la superficie del grano abrasivo para crear postes aglutinantes al enfriarse, manteniendo así el grano abrasivo dentro de una estructura mixta. Ejemplos de materiales aglutinantes adecuados para usarse en los aglomerados se dan en el cuadro 1-1 siguiente. Los materiales aglutinantes preferidos se caracterizan por una viscosidad de aproximadamente 345 a 55,300 poises a 1 ,180°C y por una temperatura de cocción de aproximadamente 800 a ,300°C. En una modalidad preferida, el material aglutinante es una composición aglutinante vitrificada compuesta de una composición de óxido cocida de 71 % en peso de S1O2 y B203, 14% en peso de AI2O3 menor que 0.5% en peso de óxido de metal alcalino térreo y 13% en peso de óxido metal alcalino. El material aglutinante también puede ser un material de cerámica incluyendo pero sin limitarse a sílice, metal alcalino, metal alcalinotérreo, silicatos mixtos de metal alcalino y metal alcalinotérreo, 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 de cerámica difieren de los materiales de vidrio o vitrificados en que los materiales de cerámica comprenden estructuras cristalinas. Algunas fases de vidrio pueden estar presentes en combinación con las estructuras cristalinas, particularmente en materiales de cerámica en un estado no refinado. Los materiales de cerámica en un estado bruto, tales como arcillas, cementos y minerales, se pueden usar aquí. Ejemplos de materiales de cerámica específicos adecuados para usarse aquí incluyen pero no se limitan a sílice, silicatos de sodio, mullita y otros aluminosilicatos, zirconia-mullita, aluminato de magnesio, silicato de magnesio, silicatos de zirconio, feldespato y otros aluminosilicatos de metal alcalino, espíneles, aluminato de calcio, aluminato de magnesio y otros aluminatos de metal alcalino, zirconia, zirconia establecida con ítria, magnesia, calda, óxido de cerio, titania u otros aditivos de tierras raras, talco, óxido de hierro, óxido de aluminio, bohemita, óxido de boro, óxido de cerio, alúmína-oxínitruro, nitruro de boro, nitruro de silicio, grafito y combinaciones de estos materiales de cerámica. El material aglutinante se usa en forma de polvo y se puede añadir a un vehículo líquido para asegurar una mezcla homogénea uniforme de material aglutinante con grano abrasivo durante la fabricación de los aglomerados. Una dispersión de aglutinantes orgánicos preferiblemente se añade a los componentes de material aglutinante en polvo como auxiliares de moldeo o de procesamiento. Estos aglutinantes pueden incluir dextrina, almidón, pegamento de proteína animal y otros tipos de pegamento; un componente líquido tal como agua, solvente, modificadores de viscosidad o pH; y auxiliares de mezclado. El uso de aglutinantes orgánicos mejora la uniformidad del aglomerado, particularmente la uniformidad de la dispersión de material aglutinante del grano y la calidad estructural de los aglomerados precocidos o crudos, así como la 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 del aglomerado acabado ni de la herramienta abrasiva acabada. Un promotor de adhesión inorgánico se puede añadir á la mezcla para mejorar la adhesión de los materiales aglutinantes para el grano abrasivo según sea necesario para mejorar la calidad de la mezcla. El promotor de adhesión inorgánico se puede usar con o sin un aglutinante orgánico en la preparación de los aglomerados. Aunque los materiales aglutinantes de fusión a alta temperatura se prefieren en los aglomerados de la invención, el material aglutinante también puede comprender otros aglutinantes inorgánicos, aglutinantes orgánicos, materiales de aglutinante orgánico, materiales de aglutinante metálico y combinaciones de los mismos. Los materiales aglutinantes usados en la industria de herramientas abrasivas como aglutinantes para abrasivos aglutinados orgánicos, abrasivos revestidos, abrasivos revestidos con metal y similares son referidos. El material aglutinante está presente a aproximadamente 0.5 a 15% en volumen, muy preferiblemente 1 a 10% en volumen, y muy preferiblemente aún 2 a 8% en volumen del aglomerado. El % en volumen preferido en porosidad del aglomerado es tan alto como técnicamente posible dentro de las limitaciones de resistencia mecánica del aglomerado necesarias para fabricar una herramienta abrasiva y para esmerilar con la misma. La porosidad puede variar de 30 a 88% en volumen, preferiblemente 40 a 80% en volumen y muy preferiblemente 50 a 75% en volumen. Una porción (v.gr., de hasta aproximadamente 75% en volumen) de la porosidad dentro de los aglomerados está presente preferiblemente como porosidad interconectada, o porosidad permeable al flujo de fluidos, incluyendo líquidos (v.gr., enfriador de esmerilado y virutas), aire y material aglutinante de resina fundida durante la curación de la rueda. Se cree que los materiales aglutinantes orgánicos migran hacia los huecos intersticiales de los aglomerados de grano abrasivo concrecionados mientras la rueda está siendo térmicamente curada, reforzando así el aglutinante de grano y abriendo la estructura de rueda a volúmenes de porosidad previamente no alcanzables sin una pérdida esperada de resistencia mecánica. La densidad de los aglomerados se puede expresar en un número de formas. La densidad volumétrica de los aglomerados se puede expresar como LPD. La densidad relativa de los aglomerados se puede expresar como un porcentaje de la densidad relativa inicial, o como una relación de la densidad relativa de los aglomerados a los componentes usados para hacer los aglomerados, tomando en cuenta el volumen de porosidad interconectada en los aglomerados. La densidad relativa promedio inicial, expresada como porcentaje, se puede calcular dividiendo la LPD (p) entre una densidad teórica de los aglomerados (p0), suponiendo porosidad cero. La densidad teórica se puede calcular de conformidad con el método de la regla volumétrica de mezclas a partir del porcentaje en peso y gravedad específica del material aglutinante y del grano abrasivo contenido en los aglomerados. Para los aglomerados concrecionados de la invención, un por ciento máximo de densidad relativa es 50% en volumen, con un por ciento máximo de densidad relativa de 30% en volumen siendo más preferido. La densidad relativa se puede medir mediante una técnica de volumen de desplazamiento de fluido para incluir porosidad interconectada y excluir porosidad de celda cerrada. La densidad relativa es la relación del volumen del aglomerado concrecionado medido por desplazamiento de fluido al volumen de los materiales usados para hacer el aglomerado concrecionado. El volumen de los materiales usados para hacer el aglomerado es una medición del volumen aparente basado en las cantidades y densidades de compactacion del grano abrasivo y material aglutinante usados para hacer los aglomerados. Para los aglomerados concrecionados de la invención, una densidad relativa máxima de los aglomerados concrecionados preferiblemente es 0.7, siendo preferida una densidad relativa máxima de 0.5. Los aglomerados usados en las herramientas abrasivas aglutinadas de la presente invención se pueden fabricar por los métodos descritos en la solicitud de E.U.A. de propiedad común No. 10/120,969, que se incorpora aquí por referencia. Como se describe aquí, una simple mezcla del grano y material aglutinante (opcionalmente con un aglutinante orgánico) se alimenta a un aparato de calcinación giratorio y el aglutinante se cuece (v.gr., de aproximadamente 650 a aproximadamente 1 ,400°C) para formar un aglutinante de vidrio o vitrificado manteniendo el grano abrasivo junto en el aglomerado. Cuando se aglomera grano abrasivo con materiales aglutinantes de curación de temperatura más baja (v.gr., de alrededor de 145 a aproximadamente 500°C) se puede usar una modalidad alternativa de este aparato de horno giratorio. La modalidad alternativa, un secador giratorio, es equipado para suministrar aire calentado al extremo de descarga del tubo para calentar la mezcla de grano abrasivo, curar el material aglutinante, aglutinarlo al grano y de esta manera aglomerar el grano abrasivo a medida que es recogido del aparato. Como se usa aquí, el término "horno de calcinación giratorio" incluye los aparatos secadores giratorios. En otro método para hacer los aglomerados de grano abrasivo, una pasta se puede hacer de los materiales aglutinantes y grano con una solución aglutinante orgánica y extruir en partículas alargadas con el aparato y método descritos en U.S.-A.-4(393,021 , y después concrecionar. En un procedimiento de granulación en seco, una lámina o bloque hecho de grano abrasivo incrustado en dispersión o pasta del material aglutinante se puede secar y después un compactador de rodillo se puede usar para romper el material mixto de grano y material aglutinante, seguido por un paso de concrecionamiento. En otro método para hacer aglomerados crudos o precursores, la mezcla del material aglutinante y el grano se pueden añadir a un dispositivo de moldeo y la mezcla se puede moldear para formar formas y tamaños precisos, por ejemplo, en la manera descrita en la patente de E.U.A. No. 6,217,413 B1. En otro procedimiento útil aquí para hacer aglomerados, una mezcla del-grano abrasivo, materiales aglutinantes y sistema de aglutinante orgánico se alimenta a un horno, sin preaglomeración y calentamiento. La mezcla se calienta a una temperatura suficientemente alta para hacer que el material aglutinante se funda, fluya y se adhiera al grano, después se enfría para hacer un material mixto. El material mixto es triturado y tamizado para hacer los aglomerados concrecionados. Los siguientes ejemplos se proveen a manera de ilustración de la invención y de ninguna manera de limitación.

EJEMPLO 1 Aglomerados de grano abrasivo/material aglutinante inorgánico Los materiales aglutinantes vitrificados (véase cuadro 1-1 , notas de pie b y c) se usaron para hacer muestras de grano abrasivo aglomerado AV2 y AV3. Los aglomerados se prepararon de acuerdo con el método de calcinación giratoria descrito en E.U.A. con número de serie 10/120,969, ejemplo 1 , usando los materiales descritos más adelante. Los aglomerados AV2 se hicieron con 3% en peso de material aglutinante A. La temperatura del calcinador se fijó a 1250°C, el ángulo de tubo fue de 2.5 grados y la rotación fue de 5 rpm. Los aglomerados AV3 se hicieron con 6% en peso de material aglutinante E, a una temperatura de calcinador de 1200°C con un ángulo de tubo de 2.5-4° y una velocidad de rotación de 5 rpm. El grano abrasivo fue un grano abrasivo de alúmina fusionada 38A, tamaño de grano 80, obtenido de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, E.U.A. Los aglomerados de grano vitrificados se probaron para densidad de compactación suelta, densidad relativa y tamaño. Los resultados se listan en el cuadro 1-1 siguiente. Los aglomerados consistieron de una pluralidad de granos abrasivos individuales (v.gr., 2 a 40 granos) aglutinados entre sí por material aglutinante vitrificado en puntos de contacto de grano a grano, junto con áreas huecas visibles. La mayoría de los aglomerados fueron suficientemente resistentes a la compactación para retener un carácter tridimensional después de ser sometidos a operaciones de mezclado y moldeo de rueda abrasiva.

CUADRO 1-1 Aglomerados de grano abrasivo/aglutinante vitrificado a. Los porcentajes son sobre una base en sólidos total, sólo incluyen el material aglutinante vitrificado y grano abrasivo, y excluyen cualquier porosidad dentro de los aglomerados. Los materiales aglutinantes orgánicos temporales se usaron para adherir el aglutinante vitrificado al grano abrasivo (para AV2, se usó 2.83% en peso de aglutinante de proteína líquido AR30, y para AV3, se usó 3.77% en peso de aglutinante de proteína líquido AR30). Los materiales aglutinantes orgánicos temporales se quemaron durante el concrecionamiento de los aglomerados en el calcinador giratorio y el % en peso final de material aglutinante no los incluye. b. Aglutinante A (descrito en E.U.A. No. de serie 10/120,969, ejemplo 1) es una mezcla de materiales de partida (v.gr., arcilla y minerales) comúnmente usados para hacer aglutinantes vitrificados para ruedas de esmerilado abrasivas. Después de la aglomeración, la composición de vidrio concrecionado del aglutinante A incluye los siguientes óxidos (% en peso): 69% de formadores de vidrio (Si02 + B203); 15% de AI2O3; 5-6% de óxidos de metal alcalinotérreo RO (CaO, MgO); 9-10% de óxidos de metal alcalino R2O (Na2O, K2O, Li2O), y tiene gravedad específica de 2.40 g/cc y una viscosidad específica a 1 180°C de 25,590 poises. c. Aglutinante E (descrito en E.U.A. No. de serie 10/120,969, ejemplo 1 ) es una mezcla de materiales de partida (v.gr., arcilla y minerales) comúnmente usados para hacer aglutinantes vitrificados para ruedas de esmerilado abrasivas. Después de la aglomeración, la composición de vidrio concrecionado del aglutinante E incluye los siguientes óxidos (% en peso): 64% de formadores de vidrio (SiO2 + B2O3); 18% de AI2O3; 6-7% de óxidos de metal alcalinotérreo RO (CaO, MgO); 11 % de óxidos de metal alcalino R2O (Na2O, K2O, Li2O), y tiene gravedad específica de 2.40 g/cc y una viscosidad específica a 1180°C de 55,300 poises.

Ruedas abrasivas Se usaron muestras de aglomerado AV2 y AV3 para hacer ruedas de esmerilado abrasivas experimentales (tipo 1 ) (tamaño acabado 12.7 X 1.27 x 3.18 cm). Las ruedas experimentales se hicieron añadiendo los aglomerados al mezclador de paletas giratorio (un mezclador de Foote-Jones, obtenido de Illinois Gear, Chicago, IL), y mezclando con los aglomerados una resina fenólica líquida (resina V-1 181 de Honeywell International Inc. Friction División, Troy NY) (22% en peso de mezcla de resina). Una resina fenólica en polvo (resina 29-717 de Durez Varcum® obtenida de Durez Corporation, Dallas TX) (78% en peso de mezcla de resina) se aglomeró a los aglomerados húmedos. Las cantidades de por ciento en peso de aglomerado de abrasivo y aglutinante de resina usados para hacer estas ruedas y la composición de las ruedas acabadas (incluyendo % de volumen abrasivo, aglutinante y porosidad en las ruedas curadas) se listan en el cuadro 1-2, siguiente. Los materiales se mezclaron durante un período suficiente para obtener una mezcla uniforme y reducir al mínimo la cantidad de aglutinante suelto. Después del mezclado, los aglomerados se tamizaron a través de un tamiz de malla 24 para romper cualesquiera grumos de resina. La mezcla de aglomerado y aglutinante uniforme se colocó en moldes y se aplicó presión para aplicar ruedas de etapa cruda (no curada). Estas ruedas crudas se removieron de los moldes, se envolvieron en papel revestido y se curaron mediante calentamiento a una temperatura máxima de 160°C, se graduaron, se acabaron y se inspeccionaron de acuerdo con técnica de fabricación de ruedas de esmerilado comerciales conocidas en la técnica. El módulo elástico de la rueda acabada se midió y los resultados se muestran en el cuadro 1-2 siguiente. El módulo elástico se midió usando una máquina Grindosonic, por el método descrito en J. Peters, "Sonic Testing of Grinding Wheels" Advances in Machine Tool Desiqn and Research, Pergamon Press, 1968.

CUADRO 1-2 Composiciones de la rueda a. Las ruedas C-1 , C-2 y C-3 se hacen con un aglutinante de resina fenólico y estas especificaciones de rueda están comercialmente disponibles de Saint-Gobain Abrasives, Inc. Las ruedas de C-4 y C-5 se hacen de una resina de laca mezclada con una cantidad menor de aglutinante de resina fenólica. Estas especificaciones de rueda están comercialmente disponibles de Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA. Las muestras C-4 y C-5 se prepararon en el laboratorio de acuerdo con estas especificaciones comerciales, y se curaron a un grado de dureza de rueda final de J y L, respectivamente. b. Las ruedas de C-6 y C-7 no se probaron en las pruebas de esmerilado. Estas especificaciones de rueda comparativas están comercialmente disponibles de National Grinding Wheel Company/Radiac, Salem, IL, y de Tyrolit N.A., Inc., Westboro, MA. c. El % en volumen "Total" de aglutinante es la suma de la cantidad de material aglutinante vitrificado usado para aglomerar el grano y la cantidad de aglutinante de resina orgánica usada para hacer la rueda de esmerilado. El % en volumen "(orgánico") de aglutinante es la porción del % en volumen total de aglutinante que consiste de la resina orgánica añadida a los aglomerados para hacer la rueda de esmerilado.

Pruebas de esmerilado Las ruedas experimentales se probaron en una prueba de esmerilado de rodillo simulada en comparación con ruedas comercialmente disponibles aglutinadas con resina fenólica (C-1-C-3, obtenida de Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA). Las ruedas aglutinadas de laca preparadas en el laboratorio (C-4 y C-5) a partir de una mezcla de resina de laca también se probaron como ruedas comparativas. Las ruedas comparativas se seleccionaron debido a que tenían composiciones como estructuras y propiedades físicas equivalentes a aquellas ruedas usadas en operaciones de esmerilado de rodillo comerciales. Para simular el esmerilado de rodillo en un establecimiento de laboratorio, se condujo una operación de esmerilado de ranura de contacto continuo sobre una máquina de esmerilado de superficie. Las siguientes condiciones de esmerilado se emplearon en las pruebas. Máquina de esmerilado: esmeriladora de superficie Brown & Sharpe. Modo: dos esmerilado de ranura de contacto continuo, en reversa al final del golpe antes de la pérdida de contacto con la pieza de trabajo. Enfriador: Trim Clear 1.40 de enfriador: agua desionizada. Pieza de trabajo: acero 4340 de 40.64 x 10.16 cm, dureza Rc50. Velocidad de la pieza de trabajo: 7.625 m/minuto. Velocidad de la rueda: 5730 rpm. Velocidad de alimentación descendente: 6.254 cm en total. Profundidad de corte: 0.0027 cm en cada extremo. Tiempo de contacto: 10.7 minutos.

Aditivo: diamante de punto individual, a alimentación transversal de 25.4 cm/minuto, 0.0025 cm de comp. La vibración de la rueda durante el esmerilado se midió con equipo IRD Mechanalysis (analizador modelo 855/balanceador, obtenido de Entek Corporation, North Westerville, Ohio). En una operación de esmerilado inicial, los niveles de vibración a varias frecuencias (como velocidad en unidades de centímetro/segundo) se registraron, usando un procedimiento de transformación de fourier rápida (FFT), a dos y ocho minutos después de aplicar el aditivo a la rueda. Después de la operación de esmerilado inicial, se realizó una segunda operación de esmerilado y se registró un aumento en vibración relacionado con el tiempo a una frecuencia objetivos seleccionada (57000 cpm, la frecuencia observada durante la operación inicial) durante los 10.7 minutos completos que la rueda permaneció en contacto la pieza de trabajo. Las velocidades de desgaste de rueda (WWR), velocidades de remoción de material (MRR) y otras variables de esmerilado se registraron a medida que se realizaron las operaciones de esmerilado. Estos datos, junto con la amplitud de vibración para cada rueda después de 9-10 minutos de esmerilado de contacto continuo, se muestran en el cuadro 1-3, siguiente.

CUADRO 1-3 Resultados de prueba de esmerilado Se puede ver que las ruedas experimentales desplegaron la velocidad de desgaste de rueda más baja y los valores de amplitud de vibración más baja. Las ruedas comerciales comparativas hechas con aglutinantes de resina fenólica (38A80-G8 B24, -K8 B24 y -08 B24) tuvieron velocidades de desgaste de rueda bajas, pero tuvieron valores de amplitud de vibración inaceptablemente alta. Se podría predecir que estas ruedas crean resquebrajaduras por vibración en una operación de esmerilado de rodillo real.

Las ruedas comparativas hechas con aglutinantes de resina de laca (mezcla de laca 53A80J7 y mezcla de laca 53A80L7), tuvieron velocidades de desgaste de rueda alta pero valores de amplitud de vibración aceptablemente bajos. Las ruedas experimentales fueron superiores a todas las ruedas comparativas en un intervalo de niveles de potencia (amplitud de vibración casi constante a 10-23 hp y WWR consistentemente bajo) y las ruedas experimentales desplegaron relaciones G superiores (velocidad de remoción de material/velocidad de desgaste de rueda), lo que evidenció una excelente eficiencia y vida de la rueda. Se cree que el módulo elástico relativamente bajo y la porosidad relativamente alta de las ruedas experimentales crea una rueda resistente a resquebrajaduras sin sacrificar la vida de la rueda y eficiencia de esmerilado. Muy inesperadamente, se observó que las ruedas experimentales esmerilaban de manera más eficiente que las ruedas que contenían porcentajes en volumen mayores de grano y que tenían grado de rueda más duro Aunque las ruedas experimentales se construyeron para producir un grado de dureza relativamente suave (es decir, grado A-E en la escala de dureza de rueda de esmerilado de Norton Company), esmerilaron en forma más agresiva, con menos desgaste de rueda, produciendo una relación de G mayor que las ruedas comparativas que tenían un valor de grado significativamente más duro (es decir, G-0 en la escala de dureza de rueda de esmerilado de Norton Company). Estos resultados fueron significativos e inesperados.

EJEMPLO 2 Las ruedas experimentales que contienen grano aglomerado se prepararon en una operación de fabricación comercial y se probaron en una operación de esmerilado de rodillo comercial en donde se han usado en el pasado ruedas aglutinadas de laca.

Aglomerados de grano abrasivo/material aglutinante inorgánico Se usaron materiales aglutinantes vitrificados (material aglutinante A del cuadro 1-1) se usaron para hacer una muestra de grano abrasivo aglomerado AV4. La muestra AV4 fue similar a la muestra AV2, excepto que un tamaño de lote comercial se fabricó para la muestra AV4. Los aglomerados se prepararon de acuerdo con el método de calcinación giratorio descrito en E.U.A. No. de serie 10/120,969, ejemplo 1. El grano abrasivo fue grano abrasivo de alúmina fusionada 38A, tamaño de grano 80, obtenido de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, E.U.A., y se usó 3% en peso de material aglutinante A. La temperatura del calcinador se fijó a 1250°C, el ángulo de tubo fue de 2.5 grados y la velocidad de rotación fue de 5 rpm. Los aglomerados se trataron con una solución de silano al 2% (obtenida de Crompton Corporation, South Charleston, West Virginia).

Ruedas abrasivas Se usó una muestra de aglomerado AV4 para hacer pruebas de esmerilado (tamaño acabado de 91.4 cm de diámetro X 10.2 cm de ancho X 50.8 cm de agujero central (tipo 1 )). Las ruedas abrasivas experimentales se hicieron con equipo de fabricación comercial mezclando los aglomerados con resina fenólica líquida (resina V-1 181 de Honeywell International Inc., Friction División, Troy NY) (22% en peso de mezcla de resina ) y resina fenólica en polvo ( resina 29-7 7 Durez Varcum® obtenida de Durez Corporation, Dallas TX) (78% en peso de mezcla de resina). Las cantidades de por ciento en peso de aglomerado de abrasivo y aglutinante de resina usado en estas ruedas se listan en el cuadro 2-2, siguiente. Los materiales se mezclaron durante un período suficiente para obtener una mezcla uniforme. La mezcla uniforme de aglomerado y aglutinante se colocó en moldes y se aplicó presión para obtener ruedas en etapa cruda (no curada) estas ruedas crudas se removieron de los moldes, se envolvieron en papel revestido y se curaron calentando a una temperatura máxima de 160°C, se graduaron, se acabaron y se inspeccionaron de acuerdo con las técnicas de fabricación de rueda de esmerilado comerciales conocidas en la técnica. El módulo elástico de rueda acabada y la densidad de cocción se midieron los resultados se muestran en el cuadro 2-2 siguiente. La velocidad de estallido de rueda se midió y se determinó que la velocidad de operación máxima era de 48.3 m/s. La composición de las ruedas (incluyendo % en volumen de abrasivo, aglutinante y porosidad en las ruedas curadas) se describe en el cuadro 2-2. Estas ruedas tenían una estructura de porosidad visiblemente abierta, continua, relativamente uniforme desconocida en ruedas de esmerilado aglutinadas orgánicas previamente hechas en una operación comercial.

CUADRO 2-2 Composición de la rueda a. El % en volumen "total" de aglutinante es la suma de la cantidad de material aglutinante vitrificado usado para aglomerar el grano y la cantidad de aglutinante de resina orgánica usado para hacer la rueda de esmerilado. El % en volumen ("orgánico") de aglutinante es la porción del % en volumen total de aglutinante que consiste de la resina orgánica añadida a los aglomerados para hacer la rueda de esmerilado.

Pruebas de esmerilado Estas ruedas abrasivas experimentales se probaron en dos operaciones de esmerilado comerciales para el acabado de los rodillos de laminado en frío. Después de ser esmerilados, estos rodillos de acero forjado se usarían para laminar y acabar la superficie de láminas de metal (v.gr., acero). Las operaciones comerciales tradicionalmente usan ruedas comerciales con aglutinante de laca (grano abrasivo de alúmina de grano 80 es común) y estas ruedas normalmente son operadas a 33 m/s, con una velocidad máxima de aproximadamente 40,66 m/s. Las condiciones de esmerilado se listan a continuación y los resultados de la prueba se muestran en los cuadros 2-3 y 2-4.

Condiciones de esmerilado A: Máquina de esmerilado: Farrell Roll Grinder, 40 hp Enfriador: Stuart Synthetic con agua Velocidad de la rueda: 780 rpm Pieza de trabajo: acero forjado, rodillos de trabajo de molienda en tándem, dureza de 842 Equotip, 208 X 64 cm Velocidad de la pieza de trabajo (rodillo): 32 rpm Transversal: 254 cm/minuto Alimentación continua: 0.0023 cm/minuto Alimentación final: 0.0020 cm/minuto Acabado de superficie requerido: aspereza de 18-30 Ra, 160 picos máximo Condiciones de esmerilado B: Máquina de esmerilado: Pomini Roll Grinder, 150 hp Enfriador: Stuart Synthetic con agua Velocidad de la rueda: 880 rpm Pieza de trabajo: acero forjado, rodillos de trabajo de molienda en tándem, dureza de 842 Equotip, 208 X 64 cm Velocidad de la pieza de trabajo (rodillo): 32 rpm Transversal: 254 cm/minuto Alimentación continua: 0.003 cm/minuto Alimentación final: 0.005 cm/minuto Acabado de superficie requerido: aspereza de 18-30 Ra, 160- 180 picos.

CUADRO 2-3 Resultados de prueba de esmerilado/condiciones de esmerilado A Bajo condiciones de esmerilado A, las ruedas de esmerilado experimentales presentaron excelente rendimiento de esmerilado, logrando relaciones G significativamente mayores que las observadas en operaciones comerciales pasadas bajo estas condiciones de esmerilado con ruedas aglutinadas con laca. Con base en la experiencia pasada en esmerilado de rodillo bajo condiciones de esmerilado A, las ruedas experimentales 2- , 2-2 y 2-3 se habrían considerado demasiado suaves (a valores de grado de dureza de Norton Company de B-D) para dar eficiencia de esmerilado comercialmente aceptable, por lo que estos resultados que muestran excelentes relaciones G eran altamente inusuales. Más aún, el acabado de la superficie del rodillo estaba libre de marcas de traqueteo y dentro de las especificaciones para aspereza de superficie (18-39 Ra) y número de picos de superficie (aproximadamente 160). Las ruedas experimentales suministraron una calidad de acabado de superficie previamente observada sólo con ruedas aglutinadas con laca. Una segunda prueba de esmerilado de la rueda experimental 2-3, bajo condiciones de esmerilado B, confirmó los sorprendentes beneficios de usar las ruedas de la invención en una operación de esmerilado en frío de rodillo de acabado comercial durante un período de prueba prolongado. Los resultados de prueba se muestran a continuación en el cuadro 2-4.

CUADRO 2-4 Resultados de prueba de esmerilado/condiciones de esmerilado B Rueda Cambio Velocidad Amps de AlimenAlimentaAspereza No. de experien de la la rueda tación ción final de rodillo, picos mental diámetro rueda m/s continua cm Ra en el 2-4 (cm) cm/min rodillo Rodillo 1 Desgaste 0.655 28.8 90 0.0023 0.0020 24 166 de la rueda Material 0.071 removido Rodillo 2 Desgaste 0.861 42 105 0.0041 0.005 20 136 de la rueda Material 0.081 removido Rodillo 3 Desgaste 0.419 42.2 110 0.0028 0.005 28 187 de la rueda Material 0.076 removido Rodillo 4 Desgaste 0.709 42.2 115 0.0028 0.005 29 179 de la rueda Material 0.091 removido Rodillo 5 Desgaste 0.249 42.2 115 0.0028 0.005 25 151 de la rueda Material 0.046 removido Rodillo 6 Desgaste 0.246 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.041 removido Rodillo 7 Desgaste 0.183 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.122 removido Rodillo 8 Desgaste 0.238 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.028 removido Rodillo 9 Desgaste 0.114 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.053 removido Rodillo 10 Desgaste 0.325 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.043 removido Rodillo 1 1 Desgaste 0.543 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.046 removido Rodillo 12 Desgaste 0.305 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.046 removido Rodillo 13 Desgaste 0.299 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.066 removido Rodillo 14 Desgaste 3.132 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.076 removido Rodillo 15 Desgaste 0.546 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.076 removido Rodillo 16 Desgaste 0.295 42.2 115 0.0028 0.005 XXX XXX de la rueda Material 0.046 removido Rodillo 7 Desgaste 0.358 42.2 115 0.0028 0.005 XXX XXX de la rueda Material 0.053 removido Rodillo 18 Desgaste 0.295 42.2 115 0.0028 0.005 XXX XXX de la rueda Material 0.025 removido Rodillo 19 Desgaste 0.0299 42.2 115 0.0028 0.005 de la rueda Material 0.046 removido La relación G acumulativa para la rueda experimental 2-4 después de esmerilar 19 rodillos y de sufrir desgaste de aproximadamente 7.62 cm desde el diámetro de la rueda fue de 2.093. Esta relación G representa una mejora de 2 a 3 veces las relaciones G observadas para rueda de esmerilado comercial (v.gr., ruedas con aglutinante de laca, C-6 y C-7 descritas en el ejemplo 1) usadas para esmerilar rodillos bajo las condiciones de esmerilado A o B. La velocidad de rotación de la rueda y la velocidad de remoción de material excedió el de las ruedas comerciales comparativas usadas en esta operación de esmerilado de rueda, demostrando así además la eficiencia de esmerilado posible con el método de esmerilado de la invención. El acabado de superficie de rodillo logrado por la rueda experimental fue aceptable bajo las normas de producción comerciales. Los resultados acumulativos observados después de esmerilar 19 rodillos confirmó la operación de estado constante de la rueda experimental y la resistencia benéfica de la rueda para desarrollar lóbulos de rueda, vibración y traqueteo a medida que la rueda es producida por la operación de esmerilado.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- Un método de esmerilado de rodillos de laminado, que comprende los pasos de: a) proveer una rueda de esmerilado que comprende grano abrasivo, aglutinante de resina fenólica, 36 a 54% en volumen de porosidad, una densidad de material curado máxima de 2.0 g/cc y una velocidad de estallido de por lo menos 30.49 m/s; b) montar la rueda en una máquina de esmerilado de rodillo; c) llevar la rueda a contacto con un rodillo de laminado que tiene una superficie cilindrica; d) atravesar la rueda a través de la superficie del rodillo de laminado, manteniendo contacto continuo de la rueda con la superficie del rodillo de laminado; y e) esmerilar la superficie del rodillo de laminado a un valor de acabado de superficie de 10 a 50 Ra, mientras deja la superficie sustancialmente libre de líneas de alimentación, marcas de traqueteo e irregularidades de superficie. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 20.32 a 48.28 m/s. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 35.57 a 48.28 m/s. 4.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de acabado de superficie de 18 a 30 Ra. 5. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda tiene un valor de módulo elástico máximo de 10 GPa. 6. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda tiene un valor de módulo elástico máximo de 8 GPa. 7. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda comprende 22 a 40% en volumen de grano abrasivo, 36 a 50% en volumen de porosidad y 8 a 26% en volumen de aglutinante de resina fenólica. 8. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda comprende 24 a 38% en volumen de grano abrasivo, 40 a 50% en volumen de porosidad y 12 a 22% en volumen de aglutinante de resina fenólica. 9. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la porosidad de la rueda comprende por lo menos 30% en volumen de porosidad interconectada. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda es sustancialmente libre de material inductor de poros. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la rueda tiene un grado de dureza de B a G en la escala de grado de dureza de Norton Company. 12. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de esmerilado se lleva a cabo a una relación G de 2 a 3 veces una relación G de una rueda comparativa que tiene un aglutinante de resina de laca. 13. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los pasos c) a e) se repiten para rodillos de laminado consecutivos y en donde la rueda permanece sustancialmente libre de traqueteo a medida que la rueda es consumida por estos pasos de esmerilado repetidos. 14. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de conteo pico de acabado de superficie de 160-180 picos por cada 2.54 cm. 15.- Un método de esmerilado de rodillos de laminado, que comprende los pasos de: a) proveer una rueda de esmerilado que comprende 20% en volumen de grano abrasivo, aglutinante de resina orgánica y 38 a 54% en volumen de porosidad; b) montar la rueda en una máquina de esmerilado de rodillo; c) llevar la rueda a contacto con un rodillo de laminado que tiene una superficie cilindrica; d) atravesar la rueda a través de la superficie del rodillo de laminado, manteniendo contacto continuo de la rueda con la superficie del rodillo de laminado; y e) esmerilar la superficie del rodillo de laminado a un valor de acabado de superficie de 10 a 50 Ra, mientras deja la superficie sustancialmente libre de líneas de alimentación, marcas de traqueteo e irregularidades de superficie. 16 - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 20.32 a 48.28 m/s. 17. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 35.57 a 48.28 m/s. 18. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de acabado de superficie de 18 a 30 Ra. 19. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda tiene un valor de módulo elástico máximo de 10 GPa. 20.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda tiene un valor de módulo elástico máximo de 8 GPa. 21. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque los aglomerados de grano abrasivo son aglomerados concrecionados porosos de grano aglomerado y material aglutinante inorgánico. 22. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda comprende 20 a 38% en volumen de aglomerados de grano abrasivo, 38 a 50% en volumen de porosidad y 8 a 26% en volumen de aglutinante de resina orgánica. 23. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda comprende 24 a 36% en volumen de grano abrasivo, 40 a 50% en volumen de porosidad y 10 a 24% en volumen de aglutinante de resina orgánica. 24. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la porosidad de la rueda comprende por lo menos 30% en volumen de porosidad interconectada. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda es sustancialmente libre de material inductor de poros. 26. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el paso de esmerilado se lleva a cabo a una relación G de 2 a 3 veces una relación G de una rueda comparativa que tiene un aglutinante de resina de laca. 27. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque los pasos c) a e) se repiten para rodillos de laminado consecutivos y en donde la rueda permanece sustancialmente libre de traqueteo a medida que la rueda es consumida por estos pasos de esmerilado repetidos. 28. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de conteo pico de acabado de superficie de 160-180 picos por cada 2.54 cm. 29.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la rueda tiene una densidad máxima de 2.0 g/cc. 30.- Un método de esmerilado de rodillos de laminado, que comprende los pasos de: a) proveer una rueda de esmerilado que comprende 22 a 40% en volumen de grano abrasivo, 36 a 54% en volumen de porosidad aglutinada en un aglutinante de resina orgánica, y que tiene un valor de módulo elástico máximo de 12 GPa y una velocidad de estallido mínima de 30.49 m/s; b) montar la rueda en una máquina de esmerilado de rodillo y hacer girar la rueda; c) llevar la rueda a contacto con un rodillo de laminado que tiene una superficie cilindrica; d) atravesar la rueda a través de la superficie del rodillo de laminado, manteniendo contacto continuo de la rueda con la superficie del rodillo de laminado; y e) esmerilar la superficie del rodillo de laminado a un valor de acabado de superficie de 10 a 50 Ra, mientras deja la superficie sustancialmente libre de líneas de alimentación, marcas de traqueteo e irregularidades de superficie. 31. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 20.32 á 48.28 m/s. 32. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 35.57 a 48.28 m/s. 33. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de acabado de superficie de 18 a 30 Ra. 34. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda tiene una densidad máxima de 2.0 g/cc. 35. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda tiene un valor de módulo elástico máximo de 10 GPa. 36.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda comprende 22 a 38% en volumen de grano abrasivo, 36 a 50% en volumen de porosidad y 8 a 26% en volumen de aglutinante de resina orgánica. 37. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda comprende 24 a 36% en volumen de grano abrasivo, 40 a 50% en volumen de porosidad y 12 a 22% en volumen de aglutinante de resina orgánica. 38. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la porosidad de la rueda comprende por lo menos 30% en volumen de porosidad interconectada. 39. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda es sustancialmente libre de material inductor de poros. 40. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la rueda tiene un grado de dureza de B a G en la escala de grado de dureza de Norton Company. 41. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque el paso de esmerilado se lleva a cabo a una relación G de 2 a 3 veces una relación G de una rueda comparativa que tiene un aglutinante de resina de laca. 42. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque os pasos c) a e) se repiten para rodillos de laminado consecutivos y en donde la rueda permanece sustancialmente libre de traqueteo a medida que la rueda es consumida por estos pasos de esmerilado repetidos. 43. - El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de conteo pico de acabado de superficie de 160-180 picos por cada 2.54 cm. 44. - Un método de esmerilado de rodillos de laminado, que comprende los pasos de: a) proveer una rueda de esmerilado que comprende 22 a 40% en volumen de grano abrasivo, 36 a 54% en volumen de porosidad aglutinada en un aglutinante de resina orgánica, y que tiene un valor de módulo elástico máximo de 12 GPa y una velocidad de estallido mínima de 30.49 m/s; b) montar la rueda en una máquina de esmerilado de rodillo y hacer girar la rueda; c) llevar la rueda a contacto con un rodillo de laminado que tiene una superficie cilindrica; d) atravesar la rueda a través de la superficie del rodillo de laminado, manteniendo contacto continuo de la rueda con la superficie del rodillo de laminado; e) esmerilar la superficie del rodillo de laminado; y f) repetir los pasos c) a e); en donde la rueda permanece sustancialmente libre de traqueteo a medida que la rueda es consumida por los pasos de esmerilado. 45. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 20.32 a 48.28 m/s. 46. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda es girada a una velocidad de 35.57 a 48.28 m/s. 47 - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque el esmerilado se lleva a cabo a un valor de conteo pico de acabado de superficie de 60-180 picos por cada 2.54 cm. 48.- El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda tiene una densidad máxima de 2.0 g/cc. 49. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda tiene un valor de módulo elástico máximo de 10 GPa. 50. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda comprende 22 a 38% en volumen de grano abrasivo, 36 a 50% en volumen de porosidad y 8 a 26% en volumen de aglutinante de resina orgánica. 51. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda comprende 24 a 36% en volumen de grano abrasivo, 40 a 50% en volumen de porosidad y 12 a 22% en volumen de aglutinante de resina orgánica. 52. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la porosidad de la rueda comprende por lo menos 30% en volumen de porosidad interconectada. 53. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda es sustancialmente libre de material inductor de poros. 54. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda tiene un grado de dureza de B a G en la escala de grado de dureza de Norton Company. 55.- El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque el paso de esmerilado se lleva a cabo a una relación G de 2 a 3 veces una relación G de una rueda comparativa que tiene un aglutinante de resina de laca. 56.- El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la rueda comprende 20% en volumen de aglomerados de grano abrasivo, y los aglomerados de grano abrasivo son aglomerados concrecionados de grano abrasivo y material aglutinante inorgánico.