El carburo de silicio (SiC) es un abrasivo muy importante y común, utilizado en la fabricación de muelas abrasivas y discos de corte. Sus propiedades físicas y químicas únicas lo hacen irremplazable en aplicaciones específicas. Este artículo se centrará en dos aspectos principales: el motivo de su uso y el proceso de producción.
1. ¿Por qué elegir el carburo de silicio como abrasivo?
El carburo de silicio es un material sintético de alta dureza, con una dureza de Mohs de 9,5, solo superada por el diamante y el nitruro de boro cúbico (CBN). Posee varias propiedades clave que lo hacen ideal para herramientas abrasivas:
Alta dureza y nitidez: Las partículas de carburo de silicio son extremadamente duras y afiladas, lo que permite una eliminación eficiente del material.
Fragilidad: En comparación con los abrasivos de corindón (óxido de aluminio), el carburo de silicio es más frágil. Esto supone una ventaja durante el amolado, ya que las partículas desafiladas se rompen, revelando nuevos bordes y esquinas afilados, creando un efecto de autoafilado que mantiene una potencia de corte sostenida.
Buena conductividad térmica: esto ayuda a disipar el calor generado durante el proceso de molienda.
Estabilidad química: Es especialmente adecuado para el mecanizado de materiales con alta dureza y baja resistencia a la tracción porque no reacciona con estos materiales.
Categorías de aplicaciones principales:
Carburo de silicio negro (SiC): Baja pureza, aproximadamente del 98,5 % o superior. Presenta excelente conductividad térmica y tenacidad, y se utiliza principalmente para el mecanizado de materiales con baja resistencia a la tracción, como:
Materiales no metálicos como vidrio, cerámica y piedra.
Hierro fundido, metales no ferrosos (como cobre, aluminio y latón)
Caucho y cuero
materiales refractarios
Carburo de Silicio Verde (SiC): Mayor pureza (>99%), más duro y frágil. Se utiliza principalmente para el mecanizado de materiales duros y frágiles, como:
Herramientas de carburo (acero de tungsteno)
Vidrio óptico, jade, ágata.
Aleaciones de titanio
Materiales semiconductores como el silicio y el germanio
1. Preparación y mezcla de la materia prima
Este es el paso más crítico, ya que determina el rendimiento de la muela abrasiva (como dureza, tamaño de grano y estructura).
Grano abrasivo: Elija el tipo de carburo de silicio (negro o verde) y el tamaño de grano (p. ej., 46, 60, 120, etc.) adecuados según el material a mecanizar. Los tamaños de grano más altos producen partículas más finas, lo que produce un acabado superficial más liso, pero también una menor eficiencia de pulido.
Aglutinante: Actúa como pegamento, manteniendo unidos los granos abrasivos. Los tipos más comunes incluyen:
Aglomerante resinoide: El más utilizado, generalmente fabricado con resina fenólica. Las muelas abrasivas resultantes ofrecen excelente elasticidad, resistencia y resistencia a altas velocidades, lo que las hace ideales para corte, desbaste y desbaste. La mayoría de los discos de corte utilizan aglomerantes de resina.
Aglomerante vitrificado: Fabricado con materiales cerámicos como arcilla y feldespato. Las muelas abrasivas resultantes son rígidas, resistentes al calor y mantienen bien su forma, pero son relativamente frágiles. Se utilizan principalmente para el rectificado de precisión y, con menos frecuencia, para discos de corte.
Otros enlaces, como los de caucho y metal, se utilizan en aplicaciones especializadas.
Rellenos: Se añaden materiales funcionales como criolita y pirita para lubricar, enfriar o mejorar el rendimiento de la molienda durante el proceso de molienda.
El abrasivo de carburo de silicio, el polvo aglutinante y los rellenos proporcionados con precisión se colocan en un mezclador y se mezclan durante un período largo y uniforme.
2. Moldeo
Los materiales mezclados se colocan en un molde de un tamaño y forma específicos.
En una prensa grande se realiza el prensado en frío, aplicando una enorme presión (que varía entre decenas y miles de toneladas) para compactar la mezcla suelta en una pieza bruta de muela densa e inicialmente resistente.
Se coloca una varilla central en el centro del molde para formar directamente el orificio de montaje para la muela abrasiva.
3. Curado.
Este es el proceso que le otorga a la muela su resistencia final. El método varía según el aglomerante:
Para muelas abrasivas con aglomerante de resina: La pieza prensada en bruto se coloca en un horno de gran tamaño (horno de temple) y se calienta a una temperatura (p. ej., 180 °C – 200 °C) y un tiempo (decenas de horas) estrictamente controlados. La resina se funde y experimenta una reacción de reticulación, que finalmente se solidifica y une firmemente los granos abrasivos.
Para muelas abrasivas con aglomerante vitrificado: La pieza bruta se coloca en un horno de alta temperatura y se sinteriza a temperaturas superiores a 1000 °C. El aglomerante vitrificado vitrifica y une firmemente los granos abrasivos.
4. Procesamiento e inspección
Procesamiento: después del curado, la pieza bruta de muela se somete a un torneado y equilibrio estático para garantizar un diámetro de orificio preciso, concentricidad del diámetro exterior y un funcionamiento suave y sin vibraciones.
Inspección: Este es un paso crucial para la seguridad. Cada muela se somete a rigurosas pruebas, que incluyen:
Prueba de rotación: girar a una velocidad que excede su velocidad máxima de funcionamiento (por ejemplo, 1,5 veces) para probar su integridad estructural y evitar grietas durante el uso.
Se inspecciona la apariencia, la dureza y el equilibrio.
Finalmente, las ruedas de corte calificadas se etiquetan y empaquetan para su envío.