Pietrele de ascutit artificiale

Dupa primul articol al lui Catalin Sorescu despre pietrele de ascutit naturale, ne-a permis sa preluam si acest articol despre pietrele de ascutit artificiale. Va reamintesc ca el este importator in Romania atat pentru unelte de mana Narex (dalti, cutite de sculptura) cat si pentru pietre de ascutit belgiene (ale caror poze le veti vedea mai jos).

Multumim, Catalin!

După ce am publicat articolul despre pietrele de ascuţit naturale şi datorită interesului pe care l-a iscat am promis că voi reveni curând cu informaţii despre pietrele abrazive artificiale… Articolul de faţă, desi nu se poate spune că îndeplineşte promisiunea de “curând”, sper măcar sa risipească încă puţin din negura informaţională din jurul pietrelor abrazive pentru ascuţit!

Putina istorie

Deşi pietrele abrazive naturale sunt folosite de peste 2000 de ani pentru ascuţirea armelor şi uneltelor din fier şi oţel, inventarea pietrelor abrazive artificiale este un eveniment relativ recent, nu mai vechi de 200 de ani. Şi mai apropiat de zilele noastre este începutul utilizării pe scară largă a pietrelor artificiale, fapt ce s-a petrecut începînd cu sfârşitul secolului XIX, o data cu apariţia pietrelor vitrificate inventate de compania Norton. Abia după cel de-al doilea război mondial, pietrele artificiale le-au depăşit în răspândire pe cele naturale!

Totul a început în anii 1800 când au avut loc primele încercări de a mixa pulberea de corundum (minereu ce conţine o concentraţie mare de oxid de aluminiu – element cristalin dur şi abraziv) cu diverşi lianţi pentru a se putea obţine o masă solidă ce putea fi folosită la realizarea roţilor abrazive necesare în industria metalurgică. După încercări mai mult sau mai puţin reuşite în care s-au folosit ca lianţi shellac-ul (răşină naturală), adezivi de origine animala sau cauciucul natural, în 1872 Gilbert Hart pune bazele producţiei de pietre abrazive folosind un anume tip de ciment. La scurt timp dupa acest eveniment, Frank Norton – fabricant de vase ceramice reuşeşte să obtină discuri abrazive amestecând corundum-ul cu pasta ceramică utilizată la producţia de vase. Fabricarea de abrazive Norton începe oficial în 1878 iar în 1890 Norton domina deja piaţa globală prin pietrele sale cu liant vitrificat la cald.

După 1960, în mod independent şi folosind procedee diferite, atât compania DuPont cât şi General Electric dezvoltă metode de producere pe cale industrială a cristalelor de diamant. Aşa cum se ştie, diamantul are cea mai mare duritate dintre materialele cunoscute, proprietate ce-l face abrazivul ideal daca scoatem din ecuaţie preţul prohibitiv [încă]!

Ingredientele unei pietre abrazive de calitate

Câteva sunt ingredientele care fac diferenţa dintre o piatră bună şi una inutilizabilă:

1. Duritatea particulelor abrazive – acestea trebuie să fie semnificativ mai dure decât materialul supus abraziunii

2. Rezistenţa particulelor abrazive – acestea trebuie să aibă o rezistenţă la şocuri suficient de mare astfel încat să nu se fractureze în particule mai mici. Rezistenţa şi duritatea unui element sunt proprietăţi diferite. Este cunoscut faptul că diamantul, cel mai dur element existent, se sparge dacă este lovit cu un ciocan din oţel (oţelul fiind mult mai puţin dur ca diamantul). Aceasta înseamnă că, deşi diamantul este foarte dur, el nu este la fel de rezistent. Rezistenţa este definită ca proprietatea unui corp de a prelua şocuri fără a se fractura sau deforma.

3. Forma particulelor abrazive – Evident, o formă sferică nu este adecvată pentru abraziune, asa cum este o formă angulară.

4. Dimensiunea particulelor abrazive – Este important ca dimensiunea particulelor conţinute de o piatră abrazivă să fie cât mai uniformă. Particulele mai mari “zgârie” mai adanc decât particulele mici şi din acest motiv o piatră va fi considerată a avea granulaţia de ordinul de mărime a celor mai mari particule pe care le conţine. Dacă, pe lângă particule mai mari, o piatră conţine o concentraţie mare de particule mai mici, acestea scad eficienţa pietrei. Este preferabil ca cele mai multe particule să aibă dimensiunea apropiată de cele mai mari particule conţinute (care dau granulaţia efectivă a pietrei).

5. Liantul dintre particulele abrazive – Felul în care particulele active sunt comasate pentru a forma o piatră abrazivă este crucial pentru functionarea pietrei. Dacă particulele sunt legate prea strâns, suprafaţa pietrei va deveni foarte curând perfect netedă şi nu va mai avea calităţi abrazive. Daca legătura este prea fragilă, particulele abrazive vor fi desprinse de pe suprafaţă cu o rată prea alertă şi piatra îşi va pierde forma (planeitatea) prea repede. O legătură ideală între particule ar trebui să permită desfacerea legăturii dintre particulele abrazive şi suprafaţa pietrei într-un ritm comparabil cu ritmul de eroziunea al particulelor. Astfel, elementele active vor fi înlocuite de unele noi din masa materialului chiar aproape de momentul în care cele vechi ar deveni uzate şi neabrazive.

Deoarece spectrul materialelor abrazive folosite este destul de limitat, legătura dintre particulele abrazive se dovedeşte a fi ingredientul şi variabila cheie ce determină calitatea unei pietre. Deşi toţi producătorii folosesc aceleaşi 2-3 elemente abrazive, liantul este cel care-i diferenţiază şi subiectul secretului de producţie al celor mai bune pietre.

Materiale abrazive folosite la realizarea pietrelor artificiale

Ingredientele esenţiale din compoziţia unei pietre abrazive sunt particulele dure active. Aceste particule trebuie să aibă o duritate mai mare decât materialul care trebuie şlefuit cu piatra respectivă. Dacă până la introducerea pe scară largă a uneltelor din oţel, gresiile naturale pe bază de nisip (quartz) îşi făceau treaba în mod satisfăcător, o dată cu răspândirea oţelului călit, duritatea quartz-ului (64 HRc) nu a mai făcut faţă pentru abraziunea eficientă a acestuia. După cum se ştie oţelul călit are o duritate de până la 64 HRc, adică foarte apropiată de cea a quartz-ului!

Noi materiale abrazive au fost căutate în natură iar corundum-ul (adus iniţial din India), minereu cu o concentraţie f. mare de oxid de aluminiu, a oferit soluţia perfectă. Oxidul de aluminiu este printre cele mai dure materiale cunoscute nouă, cu o duritate  de peste 80 pe scara Rockwell C.

Datorită costului tot mai mare al minereului de corundum, s-a încercat obţinerea pe cale sintetică a oxidului de aluminiu şi a carburii de siliciu (alt element foarte dur, chiar mai dur ca oxidul de aluminiu, cunoscut şi ca carborundum). Astfel, în 1891 s-a reuşit sintetizarea artificială a carburii de siliciu iar în 1897 s-a obţinut şi oxidul de aluminiu pe cale artificială. Acesta din urmă, deşi ceva mai puţin dur decât carbura de siliciu, a avut un succes mai mare deoarece procesul de producţie este mai controlabil şi permite obţinerea unor granulaţii mai consistente şi mai fine.

După 1960 au început să fie produse pe cale industrială şi cristale de diamant. Cele 2 tehnologii diferite elaborate de DuPont şi General Electric produc diamente diferite structural. Diferenţa constă în faptul că procedeul DuPont generează diamante poli-cristaline iar cel de la General Electric, diamante mono-cristaline. Pentru realizarea pietrelor abrazive diamantele mono-cristaline sunt superioare datorită rezistenţei mai mari la uzură. Datorită preţului mare, doar în ultimii ani pietrele diamantate pe suprafaţă au devenit accesibile consumatorului amator. Ca ordin de mărime, pietrele ce folosesc diamante mono-cristaline sunt de 2-4 ori mai scumpe ca cele bazate pe diamante poli-cristaline. Există şi pietre ce conţin cristale de diamant în întregul volum (nu doar depuse pe suprafaţă), dar acestea au înca preţ prohibitiv şi sunt folosite doar în aplicaţii speciale în industrie.

Duritatea câtorva materiale comune

NR.   Material                    Duritate Knoop    Rockwell C

1. oţelul pentru scule            690 - 776          58 - 62

2. oţel japonez laminat           776 - 822          62 - 64

3. quartz                            820               64

4. crom                              935               68

5. granaţi (pietrele belgiene)      1360

6. carbura de crom                  1820

7. carbura de tungsten              1880

8. oxid de aluminiu  (corundum)  2100 - 2440

9. carb. de siliciu (carborundum)   2480

10. carbura de vanadiu              2520               84

11. diamant                         7000

Sistemul de marcare al pietrelor abrazive artificiale

Nu cu mult timp în urmă a fost propus un sistem internaţional de codificare a pietrelor abrazive, în special a celor cilindrice utilizate în industrie (discuri abrazive). Cu toată această standardizare, calitatea şi consistenţa pietrelor abrazive variază semnificativ de la un producător la altul. Totuşi, un cumpărător poate avea un anumit grad de încredere că pietrele care poartă acelaşi cod vor funcţiona în mod similar.

De la început trebuie să specific că această codificare se referă la pietrele de calitate folosite în industrie şi nu la pietrele cu care vin echipate polizoarele low-cost pentru uz domestic sau pietrele abrazive manuale comune. Aceste pietre nu respectă normele de calitate sau standardele industriale şi sunt destinate pentru debavurare şi curăţarea sudurilor şi nu pentru ascuţirea profesională a sculelor şi uneltelor.

Iată două pietre abrazive marcate în mod similar deşi au producători diferiţi:

Codurile de marcare a pietrelor abrazive au o structură foarte apropiată de următorul şablon:

PP XNNN DS CC

unde:

PP – cod folosit de fiecare producător în parte pentru a-şi marca identitatea şi clasa din care face parte piatra. Această parte a codului este la latitudinea producătorului şi un producător poate folosi mai multe astfel de coduri diferite. De exemplu, Norton foloseşte un cod numeric de tipul “35″, “39″ etc. Radiac foloseşte “NR” la piatra din imaginea de mai sus.

X – codificare pe baza unei litere a tipului de particule abrazive folosite. Semnificaţiile sunt: A – oxid de aluminiu, C – carbura de siliciu

NNN – desemnează granulaţia particulelor abrazive. În exemplele de mai sus avem granulaţiile 60, respectiv 100.

D – codificarea sub forma unei litere (A-Z) a durităţii liantului folosit. “A” reprezintă cel mai moale liant iar Z pe cel mai dur. Cele două pietre de mai sus au o duritate a liantului medie spre moale (J, respectiv H). Atenţie, poate fi vorba de o diferenţă de duritate semnificativă între două litere adiacente!  O duritate mai mică este preferabilă pentru abraziunea materialelor mai dure iar o duritate mai mare a liantului, la materialele mai moi. De menţionat că, de cele mai multe ori, există diferenţe practice de duritate între pietre ale unor fabricanţi diferiţi, deşi pietrele sunt marcate ca având aceiaşi duritate (H de exemplu).

S – codificarea sub forma unui număr a densităţii de particule abrazive. În exemplele de mai sus, “8″ reprezintă o densitate medie. Valorile mici reprezintă densitaţi mari (pietre cu structură inchisă) iar valorile peste  10 reprezintă sructuri deschise (densitate mică).

CC – sufix la latitudinea fiecărui producător prin care acesta îşi desemnează tipul de liant folosit şi eventualele variaţiuni proprii aduse liantului sau structurii pietrei. În exemplele de mai sus caracterul “V” din cadrul sufixului este probabil că desemnează un liant vitrificat. De obicei “B” desemnează un liant de tip răşină.

General vorbind, parametrii codificaţi mai sus, cum ar fi duritatea liantului sau densitatea de particule abrazive, influenţează foarte mult felul în care piatra se comporta. În funcţie de materialul supus abraziunii, de viteza de rotaţie şi de ceea ce se doreşte a se obţine, se va selecta o piatră corespunzătoare. De multe ori procesul de selecţie este empiric la început (trial & error), dar, o dată selectată piatra potrivită putem continua să utilizăm acelaşi tip de pietre.

Pietre abrazive pentru utilizare manuală

Ca şi discurile abrazive pentru utilizare motorizată, pietrele manuale sunt caracterizate de parametrii cum ar fi:

* tipul particulelor abrazive (oxid de aluminiu, carbura de siliciu, diamant etc)

* duritatea liantului folosit

* densitatea de particule abrazive

Spre deosebire de pietrele industriale, cu utilizare motortizată, pietrele manuale nu sunt supuse aceloraşi exigenţe şi standardizări. Din acest motiv calitatea pietrelor manuale artificiale variază extrem de mult de la un producător la altul.

Deşi mai multi producători reuşesc să realizeze astfe de pietre de calitate superioară, Norton a rămas liderul acestei pieţe. Cele două serii legendare de pietre abrazive produse de Norton sunt “India” şi “Crystolon”. Ambele sunt produse de calitate preferate de cei mai mulţi utilizatori domestici, dar şi industriali.

Pietrele Norton India sunt bazate pe oxidul de aluminiu şi un liant vitrificat relativ dur. Deşi există 3 variante de granulaţie (grosieră, medie, fină), pietrele “India” medii sunt de departe cele mai răspândite. Acest lucru se datorează şi utilizării pietrelor naturale fine şi a pietrelor “Crystolon” grosiere ca complemente pentru piatra “India” medie.

Pietrele Norton Crystolon sunt bazate pe carbura de siliciu şi un liant mai moale decât la India. Această combinaţie le face în mod special eficiente, dar cu suprafaţa mai uşor denivelabilă. Pietrele Crystolon sunt produse în 2 variante de granulaţie (grosieră şi medie), dar cele mai uzuale sunt cele grosiere care, împreună cu pietrele Norton India medii şi pietrele naturale fine, compun un sistem eficient de ascuţire.

În mod tradiţional toate aceste pietre se utilizează lubrifiate cu ulei fin. Nu este vorba de uleiul de masă, ulei de măsline, ulei de in ci de un ulei de origine petrolieră. În limba engleză “oil” = petrol, aşa că motorina ar fi cel mai apropiat substitut.

Aceste pietre se pot folosi, însă, şi lubrifiate cu apa dacă nu au fost utilizate în prealabil cu ulei. De obicei, Norton livrează pietrele India şi Crystolon gata saturate cu ulei aşa că acele pietre nu mai pot fi utilizate cu apă. Totuşi, majoritatea producătorilor livrează pietrele neimpregnate cu ulei, aşa că acestea din urmă pot fi folosite cu apă. După ce o piatră a fost utilizată cu apă, ea poate fi utilizată cu ulei;  invers nu este posibil !

Nu s-au gasit articole asemanatoare.