Cosa rende superabrasivi super?

Le ruote CBN superabrasive Norton rettificano parti in acciaio difficili (HRC 50 e più dure) e rivestimenti antiusura.

Il costo delle mole superabrasive è elevato, molto elevato rispetto agli abrasivi convenzionali, e può sembrare difficile da giustificare finché non vengono calcolati numeri come il ritorno sull'investimento e il costo per pezzo. Non è raro vedere il passaggio alle mole superabrasive per lotti di grandi dimensioni, come quelli che attraversano un impianto automobilistico o aerospaziale, ridurre i tempi del ciclo di rettifica del 20% e ridurre il costo totale per pezzo del 30% o più. Questi sono i tipi di cambiamenti che migliorano il funzionamento snello di un'azienda e migliorano la sua posizione competitiva nel mercato globale.

David Goetz, ingegnere applicativo aziendale per Norton|Saint-Gobain Abrasives, ha risposto alle domande di Canadian Metalworking sulle differenze tra le mole convenzionali e superabrasive e il loro impatto sulla produzione.

CM:Quali sono le differenze principali tra le mole convenzionali e quelle superabrasive?

David Götz: Gli abrasivi convenzionali sono tipicamente grani naturali che vengono fusi o miscelati con altri grani abrasivi per far sì che la mola funzioni come richiesto. I superabrasivi utilizzano diamanti naturali o sintetici o nitruro di boro cubico (CBN), che è un grano sintetico.

Il diamante è la sostanza più dura conosciuta con una durezza Knoop di circa 7.000. Il CBN è il secondo più duro con un valore Knoop di 4.700. I grani convenzionali sono compresi tra 2.100 e 2.500. Possono eseguire da 8.500 a 16.000 SFPM a seconda della ruota e dell'applicazione. Gli abrasivi convenzionali in genere raggiungono il massimo di circa 6.500 piedi di superficie al minuto (SFPM) a meno che non abbiano velocità speciali o valutazioni di sicurezza.

Oltre alla loro capacità di funzionare a velocità più elevate, i superabrasivi solitamente hanno rapporti G molto più elevati, che misurano l'efficienza della rettifica [Efficienza = Volume di materiale macinato/Volume di usura della mola]. Gli abrasivi convenzionali solitamente macinano nell'intervallo da 1 a 20, la ceramica nell'intervallo da 10 a 200 e i superabrasivi nell'intervallo da 500 a 10.000 o superiore. Rapporti G più elevati di solito equivalgono a cicli di rettifica più brevi, più lavori all’ora e una maggiore durata della mola.

La stabilità termica dei superabrasivi è superiore a quella dei loro omologhi convenzionali, il che ne aumenta anche la durata, in particolare nelle applicazioni più impegnative.

CM:In che modo le proprietà superabrasive influiscono sulla produzione?

Götz: Con i rapporti G e i tassi Q' [di asportazione] più elevati dei superabrasivi, le officine che li utilizzano in genere riscontrano tempi di ciclo più brevi e una maggiore durata della mola. Molti superabrasivi durano 12 mesi o più a seconda dell'applicazione, una durata paragonabile a un solo mese per un abrasivo convenzionale.

Le mole superabrasive richiedono meno ravvivatura perché la grana è più durevole: rimarrà affilata più a lungo in modo da poter ottenere più parti tra una ravvivatura e l'altra, il che significa più parti per mola, meno sostituzioni della mola e più tempi di attività. Ad esempio, un produttore utilizzava da 30 a 40 parti per vestito con un abrasivo convenzionale. Con un'applicazione simile con un abrasivo CBN, ha ottenuto 1.200 parti per vestito. Ciò li rende ideali per ambienti ad alto volume.

I dati di rettifica per la produzione di un albero a gomiti di compressore sono stati raccolti nell'arco di un anno e utilizzati per confrontare i costi di utilizzo di una ruota convenzionale rispetto a una ruota superabrasiva. Consulta la tabella Riepilogo costi.

Spesso sono in grado di garantire un'asportazione di materiale sufficiente a sostituire, in alcune applicazioni, le operazioni di lavorazione.

CM:Cosa bisogna considerare quando si sceglie un superabrasivo?

Götz: La selezione dei prodotti superabrasivi è guidata dal processo. La scelta dipende da alcuni fattori come la finitura specificata e la geometria della parte. La finitura richiesta e il materiale da macinare determineranno la dimensione della grana. Una grana più piccola produrrà una finitura più fine. Il diamante viene generalmente utilizzato per materiali non metallici e non ferrosi. Il CBN viene generalmente utilizzato per macinare i metalli. Esistono alcuni materiali incrociati su cui è possibile utilizzare sia il diamante che il CBN.