Gli abrasivi sono sostanze naturali o artificiali di grande durezza usati nelle lavorazioni meccaniche, Essi hanno innumerevoli usi per innumerevoli materiali, a seconda della quale cambia il supporto, alcune applicazioni sono: l’affilatura, il taglio, saponi abrasivi, paste abrasive.
Gli abrasivi naturali più noti sono il quarzo, il corindone, la silice, la pomice, l’arenaria, il diamante, lo smeriglio, la farina fossile, il granato. Tra quelli artificiali ci sono gli ossidi di alluminio, di cromo, di ferro, l’azoturo di boro, il carburo di silicio, il vetro, il carburo di boro.
L’utilizzo degli abrasivi può essere fatto sotto forma di polvere; applicati a fogli di carta o tela; oppure sinterizzati per formare mole o pietre abrasive.
La caratteristica più importante degli abrasivi è la durezza e vi sono vari metodi per misurarla. Il più antico è rappresentato dalla scala di Mohs, di facile applicazione e specifica per i minerali: consiste nella successione di 10 specie minerali ove quello che segue è in grado di scalfire il minerale che lo precede. Questa scala è approssimativa e non lineare per cui sono state introdotte altre scale di durezza, fra le quali la Scala di Knoop, che esprime la misura della durezza in kg/mm2 ed è particolarmente adatta per i materiali fragili e molto duri.
La misura della durezza viene eseguita tramite i durometri, strumento che preme con una determinata pressione una punta di diamante (al fine di non essere deformabile) nel materiale di cui si ricerca la durezza. Il rapporto numerico fra il carico applicato (peso in kg) e la sezione massima dell’incisione (lunghezza in mm) produce il valore della durezza (kg/mm²).
Altro fattore di importante considerazione è la natura chimica, in quanto caratterizza il comportamento dell’abrasivo in funzione del materiale di contatto. In quanto ci troviamo in condizioni di lavoro ad elevata temperatura ed energia cinetica e quindi vengono favorite tutte le reazioni chimiche endotermiche.
Un esempio è la reazione che avviene al contatto del carburo di silicio con il ferro: A SiC + 4Fe → FeSi + Fe3C – Inoltre sia il ferro che il carburo di silicio sono ossidabili con la normale atmosfera. Quindi oltre la durezza bisogna tener presente anche la natura chimica dell’abrasivo, per cui, riferendoci al caso precedentemente citato; il carburo di silicio non è utilizzato per materiali ferrosi ma è ottimo per il vetro. Al contrario l’allumina non è adatta alla smerigliatura del vetro ma è eccellente per il ferro.
Riferendosi sempre all’allumina, l’ossigeno contenuto nell’atmosfera aiuta nelle operazioni di smerigliatura; in quanto la formazione dell’ossido di ferro impedisce che i trucioli distaccatesi si saldino al metallo o all’abrasivo stesso; al contrario i gas inerti quali argo, azoto e anidride carbonica ostacolano l’abrasione. In generale i composti solforati e clorurati hanno un’azione antiossidante nei confronti dei metalli e quindi utilizzati nei processi abrasivi per questi ultimi.
Un ultimo fattore influenzante, ma non meno importante, è la grana di un abrasivo, cioè il diametro medio delle sue particelle o grani. La granatura di un abrasivo è classificata tramite una scala internazionale in cui ogni valore della scala corrisponde a un determinato valore medio dei granuli e al numero di maglie per pollice lineare del setaccio impiegato per la vagliatura dei grani. Per grane estremamente fini (< 50 µm) è utilizzato il metodo della sedimentazione in acqua. In questa scala internazionale il valore della grana è inversamente proporzionale al diametro medio dei grani, cioè un valore alto della grana corrisponde un diametro dei grani più fini.
La grana influisce sulla finezza della lavorazione e sulla rugosità della superficie, in quanto questi parametri sono regolati dalla velocità d’esercizio (nel caso di una mola velocità di rotazione) e dalla grana; una grana maggiore (grani di minor diametro) corrisponde a una minore rugosità e maggiore finezza, così come una velocità elevata d’esercizio.
La scabrezza di una superficie o grado di finitura è determinata con il profilometro o rugosimetro il quale misura lo scostamento dei punti della superficie reale rispetto una superficie liscia ideale, espresso come scarto quadratico medio in μm (RMS root mean square). Quindi ad una maggiore finezza corrisponde un minor valore del profilometro
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