Abrasivi

tela speciale Trizact 3M	rotoli di tela abrasiva

Vedere anche le mole abrasive per affilare

ABRASIVI:
Pur non essendo dei veri e propri utensili, tutti noi tornitori ci troviamo ad utilizzare degli abrasivi per la preparazione alla finitura degli oggetti che torniamo, pertanto vale la pena di spendere qualche parola su un accessorio indispensabile.
Innanzitutto, va ricordato che attualmente esiste in commercio una tale vastità di abrasivi da confondere chiunque. Al di là delle singole caratteristiche di ogni produttore e linea di prodotto, cercheremo di porre l’attenzione sulle caratteristiche che deve avere un abrasivo per ottenere degli ottimi risultati in tornitura.

1) Il tipo di supporto
2) Materiali
3) Granulometria
4) Tamponi

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1) Il tipo di supporto
Essenzialmente, un abrasivo è composta da una polvere dura (l’abrasivo vero e proprio, la cui granulometria o dimensione delle particelle determina l’aggressività e dunque la grana dell’abrasivo) fissato su di un supporto tramite un legante. Mentre per la lavorazione generica del legno il supporto è quasi ininfluente (a meno di non essere utilizzato con levigatrici), in tornitura tale supporto deve essere abbastanza resistente da sopportare il prolungato contatto col legno in movimento senza deteriorarsi, ma nel contempo deve essere abbastanza flessibile da adattarsi perfettamente alle forme del pezzo.
Solitamente, un buon risultato lo si ottiene con la tela abrasiva, mentre un compromesso è rappresentato da carta abrasiva economica e di facile reperibilità ma si rompe facilmente . Tuttavia, spesso non è facile reperire un grande assortimento di grane, specialmente oltre la 400; dunque è anche necessario fare i conti con la reperibilità dello stesso.
Come linea generale, almeno nelle fasi iniziali della carteggiatura, è bene utilizzare un supporto flessibile ma robusto, mentre con le grane più fini si possono usare anche dei supporti più leggeri, sempre senza compromettere la sicurezza o la qualità della lavorazione.

2) Materiali
Altro fattore importante da considerare è il materiale di cui è composto l’abrasivo. Ne esistono di diversi tipi: a ossido d’alluminio ( specifico per metalli e costoso), carborundum e vari altri ancora. Comunque, le caratteristiche essenziali di un abrasivo sono due: l’omogeneità della grana e la facilità con cui si sfaldano le particelle ormai usurate.
La prima caratteristica è essenziale per garantire una buona qualità della superficie senza che vi siano graffi profondi o striature marcate. La seconda garantisce una lavorazione costante ed omogenea del legno, mantenendo sempre pulito ed efficiente l’abrasivo.
Anche per gli abrasivi, vale la famosa massima “chi più spende, meno spande”, tuttavia, data la grande quantità di materiale utilizzato (specie nelle grane più fini) spesso i costi non sono giustificati da un reale e proporzionato aumento della qualità. Pertanto, oltre all’esperienza personale, si consiglia di evitare gli abrasivi di costo molto basso a causa di una possibile bassa qualità dei componenti.

3) Granulometria
Tutti gli abrasivi, al di là delle differenze fisiche, sono suddivisi in “grane”, ossia viene data una classificazione in base alla granulometria delle particelle abrasive. Come standard, la grana viene evidenziata con un numero crescente man mano che le particelle diminuiscono. In pratica, una grana “80” lascerà una superficie più grezza di una grana “320”. Personalmente, eseguo una distinzione tra le grane inferiori e superiori alla 400. Questo perché gli abrasivi con grana superiore alla 400 asportano talmente poco materiale da poterli considerare grane “di finitura”, necessarie alla lucidatura della superficie. Quando si passa ad utilizzare queste grane, la superficie deve essere già priva di graffi e con la forma desiderata.
Ma quale è il limite inferiore e superiore delle grane da utilizzare? A questa domanda può rispondere solo il pezzo da carteggiare. Infatti, se la superfici è già abbastanza buona e non presenta grosse sfaccettature o segni d’utensile, è possibile iniziare anche con 120, 180 o superiori. Mentre, nel caso in cui si debbano fare lievi aggiustamenti di forma o ci siano segni d’utensile da eliminare, è consigliabile partire con grane più basse.
Il limite superiore, invece, dipende in larga misura dal tipo di legno e dall’uso dell’oggetto: un oggetto sottoposto ad urti ed usura non necessiterà di carteggiatura elevata; allo stesso modo, un legno molto tenero (abete, pino, cedro ecc.) comunque non darà miglioramenti apprezzabili oltre una certa grana. Per contro, un legno molto duro (ebano, corniolo ecc.) oppure molto figurato, necessiterà di una carteggiatura molto attenta e con grane elevate per mostrare tutto il suo splendore.

Tabella comparazione della grana di vari tipi di abrasivi 

4) Tamponi
Per velocizzare le operazioni di carteggiatura, soprattutto nel caso di lavori a sbalzo (ciotole, piatti, ecc), si può utilizzare un comune trapano con degli appositi tamponi velcrati. Tali tamponi non sono altro che degli spessi dischi di materiale morbido ad una cui estremità è fissato del velcro, mentre dall’altra c’è un alberino. L’alberino viene fissato sul mandrino del trapano, mentre l’abrasivo velcrato è fissato alla testa del tampone. Solitamente, oltre a velocizzare le operazioni, questi tamponi offrono una superficie finale più uniforme rispetto ad una normale tela vetrata; ciò è dovuto all’azione simultanea della rotazione del pezzo e del tampone stesso, riducendo di molto la presenza di segni concentrici dovuti all’utilizzo di un abrasivo tradizionale.
Ne esiste anche una versione manuale, in cui il tampone è messo in rotazione dal legno stesso, ma personalmente li sconsiglierei in quanto carteggiando verso il centro del pezzo, la velocità di rotazione del tampone è tendente a zero, questo perché la velocità di rotazione ( numero di giri, ovvero la velocità angolare) è costante ma la velocità periferica è data dalla velocità angolare per il raggio, perciò più si riduce il raggio più si riduce le velocità periferica fino a zero al centro.

Come si utilizzano gli abrasivi.

Nonostante l’operazione di carteggia tura possa sembrare semplice (e lo è) è comunque necessario prestare attenzione ad alcuni dettagli che, se trascurati, possono rovinare irreparabilmente in pochi istanti un pezzo che ci è costato delle ore.
In primis è bene capire che durante la carteggiatura si produce una notevole quantità di calore che, in parte viene dissipato dal supporto dell’abrasivo, ma in parte viene assorbito e dissipato dal legno stesso.
In linea teorica la velocità periferica deve essere compresa tra i 40 e i 75 m/s, questo dato è da calcolare sul diametro del pezzo, più semplicemente diciamo di girare attorno ai 1400 giri/min se il pezzo è di diametro fino a 120 mm, meno se il pezzo è di dimensioni maggiori.
Alcuni legno, se scaldati troppo, sono soggetti a fessurarsi od a bruciare le fibre superficiali, rovinando il pezzo. Inoltre, specie con le grane più grosse ed aggressive, è facile che si formino dei veri e propri solchi difficilmente rimovibili con il solo abrasivo.
Per evitare questi problemi è bene ridurre la velocità del tornio e del tampone (se utilizzato con un trapano). Infatti, a parità di altri fattori, una elevata velocità di rotazione produrrà un attrito maggiore e, di conseguenza, una maggiore quantità di calore. Per tenere sotto controllo la temperatura, se non si usa un trapano, è bene non ripiegare troppo l’abrasivo su sé stesso: se è troppo caldo per le nostre dita, lo è sicuramente anche per il legno.
Un altro fattore da considerare è la pressione esercitata: è sufficiente premere solo per assicurare il contatto continuo legno-abrasivo; quello che va oltre, produrrà molto calore, senza velocizzare le operazioni. Anzi, uno degli esiti della pressione eccessiva è di congestionare presto l’abrasivo, ovvero “vetrificare la polvere di legno sull’abrasivo, rendendolo inservibile e rallentando lacarteggiatura.
Per quanto riguarda i solchi, invece, l’unico modo per evitarli è quello di mantenere in costante movimento l’abrasivo sul pezzo, in modo da ottenere una superficie il più uniforme possibile.
Come avviene in una pialla, anche con il raschio o altra sgorbia per il tornio, la superficie del lego apparirà a “poro chiuso” ovvero i canalini dl legno verranno schiacciati e non permetteranno l’assorbimento della tinta o della finitura.
In definitiva, il concetto d’uso degli abrasivi è quello di preparare la superficie a ricevere la finitura scelta. Le prime grane possono servire anche per fare lievi aggiustamenti di forma o per togliere imperfezioni di lavorazione, ma da lì in poi, una grana di abrasivo deve essere usata solo per rimuovere i segni lasciati dalla grana precedente. E’ necessario, dunque, evitare pressioni eccessive e lasciare piuttosto che sia l’abrasivo a fare il lavoro.
Per accertarsi che i graffi siano stati completamente eliminati, è consigliabile utilizzare una luce piuttosto forte proiettata quasi tangenzialmente al pezzo, in modo da poter controllare ogni minima imperfezione della superficie.

Nozioni sulla Sicurezza

L’uso di abrasivi ci espone a due generi di rischi, uno meccanico legato all’utilizzo vero e proprio, mentre il secondo è più “sottile” la polvere per l’appunto ma non meno pericoloso.

     Rischio meccanico o legato strettamente all’uso con le mani di un pezzetto di abrasivo, NON avvolgete il nastro abrasivo sul pezzo tenendolo con una sola mano, facilmente il nastro grippa nel legno e vi trascina la mano sotto al pezzo in rotazione e potrebbe essere molto pericoloso, meglio incollare il nastro su un pezzetto di legno da usarsi come una lima o, al limite,  usare le striscetta di nastro con due mani e non stringere il nastro saldamente tra le dita, al limite ci scappa dalle mani. Se volete levigare un foro non infilateci il dito con un po di abrasivo, usate un legno di supporto, attaccate l’abrasivo con un po di biadesivo, se il dito si incastra nel legno in rotazione . . . addio dito.

     Rischio da polveri: la levigatura del legno genera SEMPRE delle polveri, la cui dimensione diminuisce all’avanzare delle grane utilizzate e, di conseguenza, diventano via via più pericolose. Da alcuni anni si è potuto rilevare che la polvere del legno di latifoglia sia cancerosa per le prime vie aeree, aggiungiamo il fatto che molti legno sono tossici od irritanti come il Maggiociondolo o altri legni africani, e diventa un obbligo morale proteggersi con gli adeguati dispositivi (DPI), mascherine adatte alle polveri sottili o meglio aspiratori dotati di cartucce per le polveri sottili, alcuni amici hanno aggiunto anche un piccolo depuratore di ambiente che filtra l’aria nel laboratorio.E’ vero che non tutta la polvere del legno non è cancerosa come le conifere Pino o Abete,  ma sicuramente è comunque responsabile dell’essiccazione delle mucose delle vie respiratorie espone il fisico ad un aumento del rischio per altri fattori quali ad esempio il fumo o alcune sostanze volatili come i solventi contenuti nelle cere o liquidi usati in finitura. Dotarsi di un aspiratore è una cosa buona, prevedere che l’aspiratore non sia solo a sacco, ma abbia anche il filtro per le micro polveri è una cosa intelligente. Aggiungere anche un depuratore d’ambiente a volte è superfluo, ma le precauzioni per la salute non sono mai troppe.

Note dal sito Norton

ABRASIVI

I minerali usati nella produzione degli abrasivi flessibili vengono scelti sulla base della loro durezza, tenacità, resistenza al calore, e delle caratteristiche di frattura e forma dei grani. La capacità del grano di penetrare il materiale che deve essere lavorato dipende principalmente dalla durezza e dalla forma dell’abrasivo. La capacità di resistere alla frattura ed all’ottundimento riflette la sua tenacità. La scelta dell’abrasivo ottimale per una data applicazione dipende quindi non solo dalla dimensione della grana, ma anche dal tipo di materiale che si deve asportare.

A/O: ossido di alluminio.
E’ estremamente tenace e cuneiforme, e consente una veloce penetrazione nei materiali tenaci mantenendo una buona resistenza alla fratturazione. Di conseguenza è particolarmente adatto alla levigatura di materiali ad alta resistenza alla trazione, come acciai al carbonio, bronzo e legni duri. Dal punto di vista della tenacità l’ossido di alluminio supera tutti gli altri tipi di grane abrasive.

S/C: carburo di silicio.
Il carburo di silicio è il più duro e tagliente dei minerali comunemente usati negli abrasivi flessibili. Queste caratteristiche lo rendono ideale nella finitura dei materiali non ferrosi (alluminio, ottone, bronzo, magnesio, titanio), dei materiali relativamente soffici come gomma, plastica, legni fibrosi, e dei materiali duri come il vetro, la pietra e la ceramica.

NZ: ossido di zirconio.
E’ caratterizzato dalla capacità di autoravvivarsi durante la lavorazione, che gli conferisce durate elevate nelle operazioni pesanti di asportazione; è quindi indicato nella sbavatura dei metalli (in particolare dell’acciaio inox) e nella calibratura del legno, in quanto la frattura controllata dei grani produce continuamente nuove ed affilate cuspidi abrasive.

SG: seeded gel.
E’ un ossido di alluminio ceramico (brevettato Norton) caratterizzato da una struttura microcristallina di elevata purezza. Anch’esso si autoravviva durante la lavorazione, come l’ossido di zirconio, ma in modo più regolare e con frammenti più piccoli, fornendo quindi una durata superiore di quella degli altri abrasivi, con una differenza più evidente nelle lavorazioni più pesanti e con i metalli più duri.

Smeriglio
E’ un composto naturale di corindone ed ossido di ferro, le cui particelle sono relativamente arrotondate, e quindi tendono a tagliare dolcemente, producendo nel contempo un’azione di lucidatura. Viene usato in grane molto fini nelle operazioni di lucidatura dei metalli, e quando sono richieste tolleranze molto strette, ad esempio nella preparazione dei provini metallografici.

Quarzo
Il quarzo non ha la durezza e la resistenza degli abrasivi sintetici, ma ha la tendenza a fratturarsi secondo piani di sfaldatura, producendo quindi spigoli molto aguzzi. Viene usato nella lavorazione del legno, in particolare in operazioni di finitura.

Ossido di ferro
L’ossido di ferro, naturale o sintetico, è impiegato principalmente per la pulizia di superfici corrose, dove è richiesta una minima asportazione, e per la lucidatura dell’oro e di altri metalli teneri.

Sughero
Ha la funzione di “rompere le creste”, diminuendo quindi la rugosità. Si impiega puro nell’industria del vetro, ed insieme al carburo di silicio in operazioni di lucidatura di metalli su macchine automatiche.

SUPPORTI

I supporti impiegati negli abrasivi flessibili devono avere caratteristiche di resistenza, per sopportare le pressioni di lavoro, e di flessibilità per adattarsi alle sagome dei pezzi da lavorare. La scelta viene effettuata inoltre sulla base del costo e sulla capacità di lavorare ad umido, quando ciò è necessario.

Carte
Le carte utilizzate nella produzione degli abrasivi flessibili sono carte tecniche, prodotte con specifiche molto ristrette, che garantiscono alcune essenziali proprietà fisiche quali finitura, resistenza, adesione, flessibilità e peso. I pesi delle carte si esprimono in grammi al metro quadro e sono indicati con una lettera secondo la tabella seguente. I supporti leggeri sono più flessibili, mentre si impiegano supporti pesanti per avere maggiore resistenza meccanica.
A = 70 g/m2 e B = 90 ÷ 110 g/m2 .Leggeri e flessibili, sono usati principalmente in operazioni di finitura manuale a secco e umido.
C = 110 ÷ 135 g/m2 . Più resistente e meno flessibile dei precedenti, si impiega per levigature manuali, a secco e ad umido, e su macchine levigatrici di bassa potenza.
D = 135 ÷ 160 g/m2 . Questo supporto, oltre alle applicazioni del peso C, è anche impiegato su levigatrici portatili di media potenza e per nastri stretti su macchine fisse.
E = 185 ÷ 225 g/m2 . Viene impiegato quando è richiesta resistenza alle rotture, quindi in forma di dischi e di nastri larghi in grane medie e fini.
F = 250 ÷ 300 g/m2 . E’ il più pesante ed il meno flessibile, quindi adatto alle applicazioni più gravose, quando sono impiegate grane grosse e per nastri larghi e sezionali.

Tele
I supporti in tela hanno maggiore durata rispetto alle carte, offrono maggiore resistenza agli strappi e sopportano flessioni continue durante l’uso. Si possono dividere in due tipologie principali, a seconda delle fibre con cui sono realizzate: cotone naturale, che di solito deve essere impiegato a secco, e poliestere, adatto per lavorazioni ad umido. Come per le carte la classificazione viene fatta in base al peso.
Peso J . E’ il supporto più leggero e flessibile, ed è usato dove la finitura e l’uniformità della superficie sono più importanti dell’asportazione. E’ quindi ideale quando è richiesta flessibilità e conformabilità, come nelle lavorazioni su profili e superfici curve.
Peso X . Offre un buon compromesso fra resistenza e flessibilità, e viene impiegato sia in operazioni di sgrossatura con grane grosse, sia in operazioni di lucidatura con grane fini.
Peso Y . Essendo più robusto e resistente del precedente, è adottato sui prodotti destinati alle applicazioni gravose, quali sbavatura di pezzi in metallo con nastri stretti e calibratura di pannelli in legno con nastri larghi.
Peso H . E’ il supporto più resistente, ed è quindi usato sui prodotti in grane grosse, per elevate pressioni di lavoro ed elevate asportazioni.

Fibra
I supporti in fibra, costituiti da strati multipli di cellulosa vulcanizzata, sono estremamente rigidi e resistenti, e sono quindi particolarmente indicati nella fabbricazione di dischi per macchine portatili ad alta velocità.

Combinazione
E’ realizzata accoppiando una carta pesante ed una tela leggera, e si impiega quando è richiesta resistenza agli strappi ed alle rotture. Inoltre ha le caratteristiche meccaniche che la rendono adatta alla realizzazione dei nastri plurisezionali, cioè quelli in cui la larghezza del nastro è maggiore della larghezza di produzione del supporto.

LEGANTI

Colla naturale
E’ una gelatina che viene ricavata dalla pelle degli animali, e che può essere impiegata pura o miscelata con riempitivi inerti. Poiché ‚ queste colle hanno la tendenza ad ammorbidirsi in conseguenza del calore sviluppato durante il lavoro, i prodotti realizzati con esse risultano relativamente poco aggressivi e con finitura uniforme.

Resina
Le resine sintetiche si impiegano con l’aggiunta di additivi che forniscono maggiore tenuta, maggiore flessibilità, o altre caratteristiche desiderate. Presentano una grande resistenza al calore ed una maggiore durata nelle operazioni di elevata asportazione, anche se hanno la tendenza a dare finiture più grossolane.

Alcuni prodotti sono realizzati con entrambi i tipi di leganti, in cui lo strato inferiore è colla naturale, per avere un buon grado di finitura, e lo strato superiore è in resina sintetica, per avere buona resistenza al calore.

ADDITIVI

No-Fil
Per avere una elevata resistenza all’intasamento si depone uno strato di stearato di zinco sopra il secondo strato di legante. I prodotti così trattati forniscono ottime prestazioni nella carteggiatura di fondi e stucchi su legno ed in autocarrozzeria.

Prodotti antistatici
Durante la levigatura dei materiali non elettroconduttori si generano cariche elettrostatiche che favoriscono l’adesione della polvere al nastro e che possono causare un intasamento precoce. I prodotti con trattamento antistatico eliminano questo pericolo, e risultano particolarmente adatti sulle macchine in cui l’impianto di aspirazione ha potenza limitata.

Supersize
Lo strato supersize riduce la temperatura nella zona di lavoro, quindi contribuisce a migliorare la durata del nastro e diminuisce il pericolo di surriscaldamenti che potrebbero lasciare segni di “bruciatura” sul pezzo.