O carboneto de silício (SiC) é um abrasivo muito importante e comum, utilizado no fabrico de mós e discos de corte. As suas propriedades físicas e químicas únicas tornam-no insubstituível em aplicações específicas. Este artigo irá focar-se em dois aspetos principais: por que razão é utilizado o carboneto de silício e o processo de produção.
1.º Porquê escolher o carboneto de silício como abrasivo?
O carboneto de silício é um material sintético de elevada dureza, com uma dureza de Mohs de 9,5, apenas ultrapassado pelo diamante e pelo nitreto cúbico de boro (CBN). Possui diversas propriedades essenciais que o tornam ideal para ferramentas abrasivas:
Alta dureza e afiação: as partículas de carboneto de silício são extremamente duras e afiadas, permitindo uma remoção eficiente do material.
Fragilidade: Comparativamente aos abrasivos de coríndon (óxido de alumínio), o carboneto de silício é mais frágil. Isto é uma vantagem durante o desbaste, uma vez que as partículas opacas se partem, revelando novas arestas e cantos afiados, criando um efeito de “auto-afiação” que mantém o poder de corte sustentado.
Boa condutividade térmica: ajuda a dissipar o calor gerado durante o processo de moagem.
Estabilidade química: É particularmente adequado para a maquinação de materiais com elevada dureza e baixa resistência à tracção, uma vez que não reage com estes materiais.
Principais categorias de aplicação:
Carbeto de Silício Negro (SiC): Baixa pureza, aproximadamente 98,5% ou superior. Possui uma excelente condutividade térmica e tenacidade, sendo utilizado principalmente na maquinação de materiais com baixa resistência à tracção, tais como:
Os materiais não metálicos, como o vidro, a cerâmica e a pedra
Ferro fundido, metais não ferrosos (como o cobre, o alumínio e o latão)
Borracha e couro
Materiais refratários
Carbeto de Silício Verde (SiC): Maior pureza (>99%), mais duro e quebradiço. É utilizado principalmente para maquinar materiais duros e frágeis, tais como:
Ferramentas de carboneto (aço de tungsténio)
Vidro óptico, jade, ágata
Ligas de titânio
Materiais semicondutores como o silício e o germânio
1. Preparação e mistura de matéria-prima
Esta é a etapa mais crítica, determinando o desempenho da roda de desbaste (como a dureza, o tamanho do grão e a estrutura).
Grão abrasivo: Escolha o tipo de carboneto de silício (preto ou verde) e o tamanho de grão (ex.: 46, 60, 120, etc.) adequados, dependendo do material a maquinar. Grãos maiores resultam em partículas mais finas, resultando num acabamento superficial mais suave, mas também numa menor eficiência de retificação.
Ligação: actua como uma “cola”, mantendo os grãos abrasivos unidos. Os tipos mais comuns incluem:
Liga Resinoide: A mais comummente utilizada, normalmente feita de resina fenólica. Os rebolos resultantes oferecem uma excelente elasticidade, resistência e resistência a altas velocidades, sendo ideais para corte, retificação e desbaste. A maioria dos discos de corte utiliza aglutinantes de resina.
Liga Vitrificada: Feita a partir de materiais cerâmicos, como a argila e o feldspato. Os rebolos resultantes são rígidos, resistentes ao calor e mantêm bem a sua forma, mas são relativamente quebradiços. São utilizados principalmente para retificação de precisão e, menos comummente, para discos de corte.
Outras ligações, como as ligações de borracha e metal, são utilizadas em aplicações especializadas.
Enchimentos: Os materiais funcionais, como a criolite e a pirite, são adicionados para lubrificar, arrefecer ou melhorar o desempenho de moagem durante o processo de moagem.
O abrasivo de carboneto de silício, o pó aglutinante e as cargas precisamente proporcionadas são colocados num misturador e misturados durante um período longo e uniforme.
2. Moldagem
Os materiais misturados são colocados num molde de tamanho e forma específicos.
Numa prensa de grandes dimensões, é realizada a prensagem a frio, aplicando uma pressão enorme (que varia de dezenas a milhares de toneladas) para compactar a mistura solta numa peça bruta de rebolo densa e inicialmente forte.
Uma haste central é colocada no centro do molde para formar diretamente o furo de montagem para a roda de retificação.
3.º Cura:
Este é o processo que confere à roda de desbaste a sua resistência final. O método varia consoante a ligação:
Para rebolos aglomerados com resina: O rebolo prensado é colocado num grande forno (forno de têmpera) e aquecido a uma temperatura (p. ex., 180 °C – 200 °C) e tempo (dezenas de horas) rigorosamente controlados. A resina funde e sofre uma reação de reticulação, solidificando e unindo firmemente os grãos abrasivos.
Para mós com liga vitrificada: o blank é colocado num forno de alta temperatura e sinterizado a temperaturas superiores a 1000 °C. A liga vitrificada vitrifica e une firmemente os grãos abrasivos.
4. Processamento e inspeção
Processamento: Após a cura, a peça bruta da roda de retificação é submetida a um torneamento e equilíbrio estático para garantir um diâmetro de furo preciso, concentricidade do diâmetro exterior e um funcionamento suave e sem vibrações.
Inspeção: Esta é uma etapa crucial para a segurança. Cada rebolo passa por testes rigorosos, incluindo:
Teste de rotação: rodar a uma velocidade superior à sua velocidade máxima de funcionamento (por exemplo, 1,5 vezes) para testar a sua integridade estrutural e evitar fissuras durante a utilização.
A aparência, dureza e equilíbrio são inspecionados.
Por fim, as rodas de corte qualificadas são etiquetadas e embaladas para expedição.