Il carburo di silicio (SiC) è un abrasivo molto importante e comune utilizzato nella produzione di mole abrasive e dischi da taglio. Le sue proprietà fisiche e chimiche uniche lo rendono insostituibile in applicazioni specifiche. Questo articolo si concentrerà su due aspetti principali: il motivo per cui viene utilizzato il carburo di silicio e il processo di produzione.
1. Perché scegliere il carburo di silicio come abrasivo?
Il carburo di silicio è un materiale artificiale ad alta durezza, con una durezza Mohs di 9,5, superata solo dal diamante e dal nitruro di boro cubico (CBN). Possiede diverse proprietà chiave che lo rendono ideale per gli utensili abrasivi:
Elevata durezza e affilatura: le particelle di carburo di silicio sono estremamente dure e affilate, consentendo un’efficiente rimozione del materiale.
Fragilità: rispetto agli abrasivi in corindone (ossido di alluminio), il carburo di silicio è più fragile. Questo rappresenta un vantaggio durante la molatura, poiché le particelle opache si rompono, rivelando nuovi bordi e angoli affilati, creando un effetto “autoaffilante” che mantiene una potenza di taglio costante.
Buona conduttività termica: aiuta a dissipare il calore generato durante il processo di macinazione.
Stabilità chimica: è particolarmente adatto alla lavorazione di materiali con elevata durezza e bassa resistenza alla trazione perché non reagisce con questi materiali.
Categorie di applicazione principali:
Carburo di silicio nero (SiC): bassa purezza, pari o superiore al 98,5%. Presenta un’eccellente conduttività termica e tenacità ed è utilizzato principalmente per la lavorazione di materiali con bassa resistenza alla trazione, come:
Materiali non metallici come vetro, ceramica e pietra
Ghisa, metalli non ferrosi (come rame, alluminio e ottone)
Gomma e pelle
Materiali refrattari
Carburo di silicio verde (SiC): purezza più elevata (>99%), più duro e più fragile. Viene utilizzato principalmente per la lavorazione di materiali duri e fragili, come:
Utensili in carburo (acciaio al tungsteno)
Vetro ottico, giada, agata
Leghe di titanio
Materiali semiconduttori come silicio e germanio
1. Preparazione e miscelazione delle materie prime
Questo è il passaggio più critico, poiché determina le prestazioni della mola (ad esempio durezza, granulometria e struttura).
Grana abrasiva: scegliere il tipo di carburo di silicio (nero o verde) e la granulometria appropriati (ad esempio, 46, 60, 120, ecc.) in base al materiale da lavorare. Grane più elevate producono particelle più fini, con conseguente finitura superficiale più liscia, ma anche una minore efficienza di rettifica.
Legante: agisce come una “colla”, tenendo insieme i grani abrasivi. I tipi più comuni includono:
Legante resinoide: il più comunemente utilizzato, solitamente realizzato in resina fenolica. Le mole abrasive che ne derivano offrono eccellente elasticità, resistenza e resistenza alle alte velocità, rendendole ideali per il taglio, la rettifica e la sgrossatura. La maggior parte dei dischi da taglio utilizza leganti resinoidi.
Legante vetrificato: realizzato con materiali ceramici come argilla e feldspato. Le mole abrasive risultanti sono rigide, resistenti al calore e mantengono bene la loro forma, ma sono relativamente fragili. Sono utilizzate principalmente per la rettifica di precisione e meno comunemente per i dischi da taglio.
Altri legami, come quelli con gomma e metallo, vengono utilizzati in applicazioni specializzate.
Riempitivi: materiali funzionali come criolite e pirite vengono aggiunti per lubrificare, raffreddare o migliorare le prestazioni di macinazione durante il processo.
Abrasivo al carburo di silicio, polvere legante e riempitivi, dosati con precisione, vengono inseriti in un miscelatore e miscelati per un periodo lungo e uniforme.
2. Stampaggio
I materiali miscelati vengono inseriti in uno stampo di forma e dimensioni specifiche.
Su una pressa di grandi dimensioni, si esegue la pressatura a freddo, applicando un’enorme pressione (che può variare da decine a migliaia di tonnellate) per compattare la miscela sciolta in un grezzo denso e inizialmente resistente.
Un’asta centrale viene posizionata al centro dello stampo per formare direttamente il foro di montaggio per la mola.
3. Polimerizzazione
: è il processo che conferisce alla mola la sua resistenza finale. Il metodo varia a seconda del legante:
Per mole abrasive con legante resinoide: il grezzo pressato della mola viene posto in un grande forno (forno di tempra) e riscaldato a una temperatura (ad esempio, 180 °C – 200 °C) e per un tempo (decine di ore) rigorosamente controllati. La resina fonde e subisce una reazione di reticolazione, solidificandosi e legando saldamente tra loro i grani abrasivi.
Per mole abrasive con legante vetrificato: il pezzo grezzo viene posto in un forno ad alta temperatura e sinterizzato a temperature superiori a 1000 °C. Il legante vetrificato vetrifica e lega saldamente i grani abrasivi.
4. Lavorazione e ispezione
Lavorazione: Dopo la polimerizzazione, il pezzo grezzo della mola viene sottoposto a tornitura e bilanciamento statico per garantire un diametro del foro preciso, la concentricità del diametro esterno e un funzionamento fluido e privo di vibrazioni.
Ispezione: si tratta di una fase fondamentale per la sicurezza. Ogni mola viene sottoposta a rigorosi test, tra cui:
Prova di rotazione: rotazione a una velocità superiore alla velocità massima di esercizio (ad esempio, 1,5 volte) per testarne l’integrità strutturale e prevenire crepe durante l’uso.
Vengono controllati l’aspetto, la durezza e l’equilibrio.
Infine, i dischi da taglio qualificati vengono etichettati e imballati per la spedizione.