La cuestión principal de este artículo es el grano de la piedra de afilar, que determina la calidad del procesamiento de los biseles secundarios, lo que afecta el nivel de afilado del filo y el posible nivel de retención del afilado del filo de la hoja del cuchillo.
Parecería que todo aquí está bastante claro, pero ¿qué caracteriza y determina exactamente el grano de un abrasivo particular?
La palabra "grano" se refiere a pequeñas partículas o bolitas que forman la estructura de una piedra de afilar.
El simple hecho de que una piedra de afilar esté compuesta por un cierto tipo de partículas diminutas no revela la esencia de la cuestión: cómo el tamaño del grano afecta las propiedades de corte del filo de la hoja. Sin embargo, es obvio que los diferentes tamaños de grano tienen distintos efectos en las propiedades de corte del cuchillo.
Lo más probable es que si va a una ferretería o cuchillería y pregunta a un vendedor sobre una piedra de afilar, le ofrezcan inmediatamente varias opciones. Probablemente vea una piedra de afilar de doble cara o quizás una piedra de afilar uniforme con diferente nivel de abrasividad de origen sintético. También podrían ofrecerle una piedra de afilar más homogénea y relativamente lisa de origen natural.
Aun así, las preguntas siguen abiertas: ¿Cómo se llegó a esta situación? ¿Cuál es la diferencia entre los materiales naturales y artificiales, y cuál es la diferencia estructural y práctica entre los granos de los distintos abrasivos?
De hecho, las propiedades abrasivas de diversas piedras naturales han sido aprovechadas por la humanidad desde tiempos inmemoriales. La extracción de minerales abrasivos ha sido objeto de operaciones mineras. Hace unos doscientos años, antes de la invención de los abrasivos artificiales, los yacimientos de piedra a partir de los cuales se podían fabricar muelas y piedras de amolar determinaron en gran medida el desarrollo económico de la región, al igual que las minas de oro.
Durante siglos, se han utilizado, y se siguen utilizando, abrasivos naturales conocidos como el granate, el sílex, el corindón, el esmeril y la piedra pómez en la fabricación de herramientas de afilado. Estos materiales siguen siendo el método universal para el acabado y pulido manual de las hojas de cuchillos.
Una serie de materiales naturales con diferente dureza de grano se tomaron como base de la escala de dureza relativa propuesta por el científico alemán Friedrich Mohs, que puede utilizarse para medir la dureza de los abrasivos sintéticos.
Con el progreso de la industrialización y el desarrollo de la industria química, se hizo posible producir ruedas abrasivas sintéticas y piedras de afilar con un tamaño de grano determinado y la demanda de abrasivos naturales comenzó a caer.
Debido al importante crecimiento de la industria, el volumen de materiales abrasivos consumidos aumentó, lo que a su vez condujo a la creación de fábricas especializadas para la producción de materiales abrasivos heterogéneos basados en abrasivos sintéticos a escala industrial.
Al igual que cualquier otro material, tanto el grano abrasivo natural como el sintético tienen sus propias características físicas únicas, como dureza y tamaño, que son importantes a la hora de elegir piedras de afilar para afilar hojas de cuchillos.
La escala de Mohs (también conocida como escala de dureza mineralógica) es un conjunto de minerales de referencia para determinar la dureza relativa mediante rayado. Se toman como referencia diez minerales naturales, ordenados en orden ascendente de dureza.
Consta de 10 referencias de dureza: talco - 1; yeso - 2; calcita - 3; fluorita - 4; apatita - 5; ortoclasa - 6; cuarzo - 7; topacio - 8; corindón - 9; diamante - 10. Los minerales con un índice inferior a 7 se consideran blandos, mientras que los superiores a 7 se consideran duros. En general, la mayor parte de los compuestos naturales tiene una dureza entre 2 y 6.
La dureza de una piedra de afilar refleja la resistencia de su superficie al ser rayada por otra piedra u otro objeto; la dureza es una medida de la estructura atómica de una sustancia. La dureza de una misma piedra puede variar. La gran diferencia de dureza en las distintas direcciones de rayado entre los demás minerales es típica de la cianita: su dureza varía de 5 a 7; se puede rayar en algunas direcciones, pero no en otras.
Escala de dureza de Mohs
|
Dureza |
Fórmula mineral/química |
Dureza absoluta |
|
1 |
Talco ( Mg3Si4O10 ( OH ) 2 ) |
1 |
|
2 |
Yeso (CaSO 4 ·2H 2 O) |
3 |
|
3 |
Calcita ( CaCO3 ) |
9 |
|
4 |
Fluorita (CaF 2 ) |
21 |
|
5 |
Apatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH-,Cl-,F-)) |
48 |
|
6 |
Feldespato ( KAlSi3O8 ) |
72 |
|
7 |
Cuarzo (SiO 2 ) |
100 |
|
8 |
Topacio ( Al2SiO4 ( OH- ,F- ) 2 ) |
200 |
|
9 |
Corindón ( Al2O3 ) |
400 |
|
10 |
Diamante (C) |
1500 |
La lista de materiales con propiedades abrasivas es muy amplia, pero los materiales abrasivos básicos que aún conservan importancia industrial son los mismos. El conocimiento de las propiedades y áreas de uso de los materiales abrasivos naturales permite su uso incluso en las producciones más modernas.
Se puede suponer que si la roca madre de las piedras naturales es diferente, el tamaño de las partículas en diferentes piedras naturales también será diferente. Además, incluso dentro de los límites de una misma roca, los granos pueden verse afectados por factores naturales y presentar diferentes tamaños. Esto puede deberse a la presión en las capas, los efectos de la temperatura y diversas inclusiones.
El problema también es que es parte de la naturaleza humana limitar muchas cosas a ciertas unidades, porque así es más fácil y existe la posibilidad de entender las cosas a través de valores unificados.
Si se plantea la pregunta seriamente e intenta comprender las normas industriales existentes basándose en tablas resumen, tampoco se obtendrá una claridad excepcional. La razón es evidente: cada país tiene diferentes clasificaciones de abrasivos.
En términos de composición química, los tipos de piedra de afilar naturales suelen contener una gran cantidad de dióxido de silicio u óxido de aluminio, lo que también se puede ver en las fórmulas químicas de la escala de Mohs.
Además, al comparar tamaños de grano, como ya se mencionó, es habitual utilizar tablas de resumen, pero no reflejan la imagen completa y hay que comprobar muchas cosas uno mismo.
El grano del material abrasivo o en nuestro caso piedras o barras de afilar debe entenderse como el tamaño de la partícula media de molienda en la fracción, que se mide en determinadas unidades y es un valor discreto, es decir no continuo.
Si intentas resolver el problema de elegir el grano limitando los valores a ciertas unidades de comparación, estás en el camino correcto, pero hay desventajas y limitaciones dentro de todos los estándares.
Entre las clasificaciones de grano comunes que muestran el valor desde extra grueso hasta valores ultrafinos se encuentran los siguientes sistemas:
Dentro de cada norma, y según el fabricante, se define un conjunto de grano diferente. Por ejemplo, FEPA-F tiene granos F500 y F600, pero no F550 ni F650.
Esto se debe a que cualquier abrasivo está compuesto por una gran cantidad de partículas, y el valor indicado es el predominante en una piedra de afilar determinada. De hecho, ningún proceso industrial de filtración de partículas durante la producción puede producir un abrasivo con todas las partículas exactamente iguales.
Este compuesto natural es más conocido en el mundo del afilado como piedras con base de cuarzo, como Arkansas (calcedonia), Washita y jaspe. Las series más conocidas de piedras de afilar a base de silicio natural son Arkansas suave (grano 600-800), Arkansas dura (grano 800-1000), Arkansas translúcida (grano 3000-8000) y Arkansas dura negra (grano 2000-3000).
Las piedras naturales de este grupo son novaculitas, rocas sedimentarias compuestas de cuarzo microcristalino, formadas por compresión bajo la presión del plancton fosilizado. Por esta razón, no podemos hablar del tamaño de la granalla, ya que es prácticamente el mismo. Entre las características de esta roca, la densidad de compresión nos resulta de gran interés.
Esto significa que el resultado del afilado depende de la cantidad y densidad del líquido refrigerante y de la presión aplicada al bisel secundario. Cuanto más fluido sea el aceite y menor sea la presión aplicada al abrasivo, más limpio y uniforme será el bisel secundario.
Como se mencionó anteriormente, existen óxidos de aluminio tanto naturales como artificiales. El óxido de aluminio artificial se produce a partir de arcilla de bauxita y se sinteriza sobre un aglutinante cerámico o de magnesia. Las barras de aglutinante de magnesia de la serie profesional son populares en Japón y se utilizan para afilar aceros con una dureza de hasta 60 HRC, además de como piedra de afilar para cuchillos de cocina de la más alta calidad.
También existen algunos equivalentes a las series de piedras de afilar y piedras de afilar con aceite más conocidas en el mercado de los Estados Unidos.
Ejemplos de piedras de afilar de óxido de aluminio: Norton India Stone (FEPA-P): 150, 240, 400. Boruro T2 (ANSI): 150, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200. SHAPTON Ha-no-kuromaku: grano 120, 220, 320, 1000, 1500, 2000, 5000, 8000, 12000, 30000. Las siguientes piedras de Japón son abrasivos a base de agua de alta calidad Naniwa Professional: 400, 600, 800, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000, Suehiro Cerax: 320, 700, 1000, 5000, 6000, 8000 grit.
El carburo de silicio es un sustituto sintético de la moissanita, un mineral muy raro, que se encuentra en la naturaleza únicamente en depósitos de corindón y kimberlita, y con aún menos frecuencia en meteoritos que han caído a la Tierra desde el espacio exterior. La moissanita natural se encuentra en grandes cantidades únicamente en nubes de polvo saturadas de carbono cerca de las estrellas.
Como material sintético, el carburo de silicio adopta las propiedades de la moissanita natural. Además, es mucho más fácil de conseguir. Este compuesto binario inorgánico sintético de carbono forma cristales de apariencia similar a la antracita, pero con iridiscencias de colores arcoíris. Normalmente, los cristales son incoloros y brillantes, pero el carburo de silicio técnico a veces adquiere diferentes tonalidades de color debido a la presencia de impurezas de hierro.
El carburo de silicio en polvo de un tamaño de grano determinado se sinteriza con un aglutinante cerámico y se corta en barras del tamaño requerido. El carburo de silicio es versátil y puede utilizarse para afilar aceros con una dureza de hasta 62-64 HRC, así como cuchillos de cocina. Las piedras de afilar de carburo de silicio se consideran piedras de afilar de agua.
Un buen ejemplo de una serie de piedras de afilar basadas en carburo de silicio es la serie de piedras Boride CS-HD (ANSI): extra grueso 120, 150, grueso 220, 320, medio 400, fino 600, extra fino 800, 1000, 1200 y Norton Crystolon Stone (FEPA-P): 120, 180, 320.
El nitruro de boro cúbico se produjo por primera vez en 1957 y no tiene análogos en la naturaleza. Su fórmula química es CBN o nitruro de boro cúbico. El CBN es algo inferior al diamante en cuanto a la capacidad de eliminación de metal, pero su rendimiento es más fino y se considera un abrasivo más caro y de mayor calidad, especialmente si se fabrica con un aglutinante orgánico. El grano de CBN tiene un tamaño y una forma de grano más consistentes que los granos de diamante.
Hoy en día, las barras a base de nitruro de boro cúbico no son muy comunes y están disponibles en cantidades limitadas en los mercados de Estados Unidos y Europa.
Dependiendo del tamaño del grano, los polvos de diamante se utilizan para moler o pulir artículos de piedras naturales y artificiales, cerámica, vidrio y metales de alta dureza.
Los polvos de diamante se utilizan para afilar herramientas de carburo; cortar, esmerilar, acabar y pulir acero endurecido, aleaciones duras y cerámica.
A continuación se muestran algunos ejemplos destacados de piedras de afilar de diamante: Edge Pro Matrix, Naniwa, así como Venev Diamond Abrasives y otros fabricantes.
Los abrasivos de diamante se utilizan con la misma frecuencia que una piedra de afilar de agua. La emulsión de jabón se utiliza como refrigerante con los abrasivos de diamante.
La elección del grano para afilar cualquier cuchillo está directamente relacionada con la calidad, el grado del acero y la finalidad del filo. Estas especificaciones determinan la elección de la piedra abrasiva. El procesamiento de una hoja consta de tres etapas: desbaste del filo romo con abrasivo de grano grueso, afilado con abrasivo de grano medio, acabado y pulido con abrasivos finos o superfinos.
Es posible afilar o pulir el filo de un cuchillo sin filo con un abrasivo artificial de doble cara, con una combinación de grueso a fino. Puede usar un solo lado o ambos, uno tras otro. Puede encontrar estos abrasivos en Venev Diamond Plant o Norton.
Por otro lado, las piedras de agua japonesas naturales y artificiales están diseñadas para un acabado fino del filo de la hoja con una piedra de grano superior a 6000 y están diseñadas para usuarios experimentados.
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