Los materiales abrasivos son cristales duros que se encuentran en la naturaleza o se fabrican. Los materiales más utilizados son el óxido de aluminio, el carburo de silicio, el nitruro de boro cúbico y el diamante.
Otros materiales como el granate, la circonia, el vidrio e incluso las cáscaras de nuez se utilizan para aplicaciones especiales.
Los abrasivos se utilizan principalmente en el trabajo del metal porque sus granos pueden penetrar incluso en los metales y aleaciones más duros. Sin embargo, su gran dureza también los hace adecuados para trabajar con otros materiales duros como piedras, vidrio y ciertos tipos de plásticos. Los abrasivos también se utilizan con materiales relativamente blandos, como la madera y el caucho, porque su uso permite un gran arranque de viruta, una capacidad de corte duradera, un buen control de la forma y un acabado fino.
Las aplicaciones de los abrasivos suelen ser las siguientes 1) limpieza de superficies y eliminación gruesa del exceso de material, como el esmerilado de desbaste en las fundiciones; 2) conformación, como en el esmerilado de formas y el afilado de herramientas; 3) dimensionamiento, principalmente en el esmerilado de precisión; y 4) separación, como en las operaciones de corte o rebanado.
Abrasivos | Utilizados para |
óxido de aluminio | molienda de acero liso y aleado en estado blando o endurecido |
carburo de silicio | fundición de hierro, metales no ferrosos, y materiales no metálicos |
diamante | para afilar carburos cementados, y para afilar vidrio, cerámica y acero para herramientas endurecido |
nitruro de boro cúbico | para rectificar aceros endurecidos y superaleaciones resistentes al desgaste |
Dureza Mohs | |
cera (0 grados C) | 0,2 |
grafito | 0.5 a 1 |
talco | 1 |
cobre | 2.5 a 3 |
yeso | 2 |
aluminio | 2 a 2.9 |
oro | 2,5 a 3 |
plata | 2.5 a 4 |
calcita | 3 |
latón | 3 a 4 |
fluorita | 4 |
vidrio | 4.5 a 6,5 |
asbesto | 5 |
apatito | 5 |
acero | 5 a 8.5 |
óxido de cerio | 6 |
ortoclasa | 6 |
sílice vítrea | 7 |
berilio | 7.8 |
cuarzo | 8 |
topacio | 9 |
óxido de aluminio | 9 |
carburo de silicio (tipo beta) | 9.2 |
carburo de boro | 9.3 |
boro | 9.5 |
diamante | 10 |
Desde hace unos 100 años, los abrasivos manufacturados, como el carburo de silicio y el óxido de aluminio, han sustituido en gran medida a los abrasivos naturales; incluso los diamantes naturales han sido casi suplantados por los diamantes sintéticos. El éxito de los abrasivos fabricados se debe a sus propiedades superiores y controlables, así como a su fiable uniformidad.
Tanto los abrasivos de carburo de silicio como los de óxido de aluminio son muy duros y quebradizos, por lo que tienden a formar bordes afilados. Estos bordes ayudan al abrasivo a penetrar en el material de trabajo y reducen la cantidad de calor generada durante la abrasión. Este tipo de abrasivo se utiliza en el rectificado de precisión y de acabado. Los abrasivos duros, que resisten la fractura y duran más, se utilizan para el rectificado grueso.
La industria utiliza los abrasivos en tres formas básicas: 1) aglomerados para formar herramientas sólidas como muelas, cilindros, anillos, vasos, segmentos o palos; 2) recubiertos sobre soportes de papel o tela en forma de hojas (como el papel de lija), tiras o bandas; 3) sueltos, mantenidos en algún portador líquido o sólido como para el pulido o el volteo, o impulsados por la fuerza de la presión del aire o del agua contra una superficie de trabajo (como el chorro de arena para edificios).