Gli abrasivi sono sostanze naturali o artificiali di grande durezza usati nelle lavorazioni meccaniche. Il loro uso è noto fin dall'antichità come testimoniano i giacimenti di smeriglio dell'isola greca di Naxos e i giacimenti di pomice delle isole Eolie. Le caratteristiche che contraddistinguono un abrasivo sono l'elevata durezza, la bassissima fragilità e la natura cristallina. Essi hanno innumerevoli usi per innumerevoli materiali, a seconda della quale cambia il supporto, alcune applicazioni sono: l'affilatura, il taglio, saponi abrasivi, paste abrasive, ecc,
Gli abrasivi naturali più noti sono il quarzo, il corindone, la silice, la pomice, l'arenaria, il diamante, lo smeriglio, la farina fossile, il granato. Tra quelli artificiali ci sono gli ossidi di alluminio, di cromo, di ferro, l'azoturo di boro, il carburo di silicio, il vetro, il carburo di boro.
L'utilizzo degli abrasivi può essere fatto sotto forma di polvere; applicati a fogli di carta o tela; oppure sinterizzati per formare mole o pietre abrasive.
La caratteristica più importante degli abrasivi è la durezza e vi sono vari metodi per misurarla. Il più antico è rappresentato dalla scala di Mohs, di facile applicazione e specifica per i minerali: consiste nella successione di 10 specie minerali ove quello che segue è in grado di scalfire il minerale che lo precede. Questa scala è approssimativa e non lineare per cui sono state introdotte altre scale di durezza, fra le quali la Scala di Knoop, che esprime la misura della durezza in kg/mm2 ed è particolarmente adatta per i materiali fragili e molto duri.
La misura della durezza viene eseguita tramite i durometri, strumento che preme con una determinata pressione una punta di diamante (al fine di non essere deformabile) nel materiale di cui si ricerca la durezza. Il rapporto numerico fra il carico applicato (peso in kg) e la sezione massima dell'incisione (lunghezza in mm) produce il valore della durezza (kg/mm²).
Altro fattore di importante considerazione è la natura chimica, in quanto caratterizza il comportamento dell'abrasivo in funzione del materiale di contatto. In quanto ci troviamo in condizioni di lavoro ad elevata temperatura ed energia cinetica e quindi vengono favorite tutte le reazioni chimiche endotermiche.
Inoltre sia il ferro che il carburo di silicio sono ossidabili con la normale atmosfera. Quindi oltre la durezza bisogna tener presente anche la natura chimica dell'abrasivo, per cui, riferendoci al caso precedentemente citato; il carburo di silicio non è utilizzato per materiali ferrosi ma è ottimo per il vetro. Al contrario l'allumina non è adatta alla smerigliatura del vetro ma è eccellente per il ferro.
Riferendosi sempre all'allumina, l'ossigeno contenuto nell'atmosfera aiuta nelle operazioni di smerigliatura; in quanto la formazione dell'ossido di ferro impedisce che i trucioli distaccatesi si saldino al metallo o all'abrasivo stesso; al contrario i gas inerti quali argo, azoto e anidride carbonica ostacolano l'abrasione. In generale i composti solforati e clorurati hanno un'azione antiossidante nei confronti dei metalli e quindi utilizzati nei processi abrasivi per quest'ultimi.
Un altro fattore di notevole importanza è la resistenza meccanica o tenacità di un abrasivo, in quelli ottenuti per via sintetica questo parametro è variabile senza alterare eccessivamente la composizione chimica dell'abrasivo stesso; nel caso dell'allumina essa può essere resa più tenace addizionando biossido di titanio o di zirconio. Al contrario per gli abrasivi naturali è necessario ricercarne un altro o giacimenti con composizioni differenti. La resistenza meccanica è un fattore da non sottovalutare, in quanto, durante le operazioni di smerigliatura i granuli dell'abrasivo possono andare incontro ad appiattimento o arrotondamento, rendendo meno efficace l'abrasivo stesso. Per evitar ciò si ricerca una durezza tale da permettere la rottura dei granuli dell'abrasivo con la conseguente creazione di nuovi spigoli, infine si cerca il distacco dei granuli ormai esauriti per permettere l'affioramento di nuovi ancora integri e adatti alla lavorazione; nel caso di supporti flessibili con abrasivi in polvere ciò è anche affidato alle colle o resine che trattengono l'abrasivo al supporto. |