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Caracterización
del diamante
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La tecnología de caracterización del diamante:
el mejor diamante para cada aplicación de corte
Mediciones convencionales de las características
del diamante de corte a granel
La creciente sofisticación en la fabricación y aplicación
de las herramientas diamantadas hace necesaria una
mayor comprensión de la relación que existe entre las
propiedades físicas del diamante y las prestaciones de las
herramientas. Diamond Innovations está superando este
reto a través de la utilización de una serie de técnicas de
medición de las propiedades del diamante para el análisis
avanzado y desarrollo de propiedades cristalinas.
Resistencia térmica y estabilidad (TI y TTI)
Estos parámetros ofrecen una indicación relativa de la
resistencia media del diamante a granel pero ya no bastan
para medir con precisión las propiedades de resistencia
de un cristal de diamante. Estas técnicas fracturan únicamente los cristales más débiles de una población y no proporcionan una medida cuantitativa de la resistencia de los
cristales más resistentes y eficaces. Las pruebas TI y TTI
tampoco ofrecen datos sobre la distribución de la resistencia a través de una población de cristales.
Hacemos esto con un objetivo muy preciso: proporcionar
a los fabricantes de herramientas en todo el mundo una
manera más fácil y cuantificable de seleccionar y adquirir
óptimas calidades de diamante de corte para sus aplicaciones específicas.
Excelentes dimensiones diseñadas por Diamond Innovations:
La prueba de resistencia a la fractura compresiva (CFS)
supera las limitaciones de las pruebas convencionales
60
La CFS ha sido concebida para ser más similar a la carga
dinámica de impacto experimentada por un cristal en el
curso de una aplicación de corte. Esta prueba proporciona
una medida mejorada de la resistencia media así como
50
información sobre la distribución de las resistencias cristalinas dentro de una población. La resistencia se mide en
términos de la fuerza compresiva necesaria para fracturar
40
el cristal. La resistencia a la fractura de un diamante de
corte es un parámetro clave del rendimiento, sobre todo
en aplicaciones de alto impacto.
La prueba CFS proporciona también una medida cuantitativa mucho más adecuada de la resistencia a través de
una población de diamantes que las pruebas convencionales TI y TTI para diamantes a granel.
Muestra A
Muestra Muestra
A
B
Muestra B
TI
TTI
CFS media (libras)
Desviación estándar (lbs.)
83,3
79,1
52,00
24,22
83,6
78,8
56,74
24,03
30
20
F = kx
LVDT
(Desplazamiento, x)
Rodillos WC
F
Pivote
Resorte de acero (Constante de fuerza k)
Prueba de resistencia a la fractura compresiva
La prueba Diamond Innovations de resistencia a la fractura compresiva está
diseñada para ser más similar a la carga dinámica de impacto experimentada por
un cristal en una aplicación de corte.
10
0
0-10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140
Resistencia a la fractura compresiva
Dos muestras de diamante de corte de alta calidad con prácticamente los mismos
valores TI y TTI se someten a la prueba de resistencia a la fractura compresiva.
Tal como muestran los resultados, la prueba CFS ofrece a los fabricantes un medio
más preciso de clasificación de calidades de diamante. Asimismo, la prueba
proporciona una medida cuantitativa de resistencia a través de una población de
diamantes en lugar del valor de resistencia media de los diamantes a granel de
las pruebas TI y TTI.
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Medición convencional de forma –
Limitaciones de los criterios de evaluación visual
El método de inspección visual ha sido un medio viable
y valioso para asegurar la calidad de forma del producto.
Sin embargo, representa un método cualitativo y no cuantitativo para medir la forma de los diamantes.
El sistema
incluye un
dispositivo de
toma de imágenes
ópticas para captar
las imágenes de los
diamantes, junto con
programas informáticos
para la adaptación de modelos de formas a cristales
reales. Se utiliza una combinación de parámetros
convencionales de análisis de imágenes y un parámetro
inventado por Diamond Innovations, denominado valor
”tau“, para caracterizar la forma de diamantes de corte.
El parámetro ”tau“ de forma de diamante –
inventado por Diamond Innovations
La morfología regular del cristal de diamante va desde
la forma casi cúbica, ”I“, hasta la forma octaédrica, ”A“.
Las formas situadas entre estas dos morfologías son combinaciones de caras cúbicas y octaédricas. El parámetro
”tau“ es una rigurosa medida continua de esta gama de
formas, donde el cubo tiene un valor ”tau“ de 1,0 y el
octaedro tiene un ”tau“ de 0,0
Criterio de forma de los diamantes
Las formas de los diamantes van desde la morfología cubooctaédrica bien estructurada mostrada arriba, hasta la de los cristales parcialmente formados, irregulares y
fragmentados.
Análisis de imágenes por ordenador
Para medir el tau de una muestra de diamante, el sistema
de análisis de imágenes ajusta plantillas a los contornos
interior y exterior de la imagen del cristal de diamante.
Estas plantillas se establecen mediante una compleja serie
patentada de algoritmos en nuestro programa informático
de análisis de formas de diamante. El ”tau“ es el único
medio de medir las formas de las calidades superiores de
diamantes de corte, es decir, las formas cristalinas ”buenas,
cubooctaédricas integrales“.
• Mejora la selección y clasificación del diamante
• Permite ensayar y asignar formas concretas a
aplicaciones específicas
Diamond Innovations ha desarrollado una técnica completamente nueva de medición de formas de diamantes.
Para medir la morfología de los cristales de diamante,
fueron adaptadas con éxito técnicas de análisis de imágenes para la interpretación de fotografías transmitidas
por satélite.
Tau = 0,0
Tau = 1,0
El Sistema de Análisis de Imágenes de Diamond Innovations se basa en un original
parámetro de modelado de diamante denominado ”tau“ para la medición de las
formas cristalinas. El ”tau“ asigna al octaedro un valor de 0,0 y al cubo un valor de
1,0. Las formas intermedias de diamante son asignadas valores entre estas dos
magnitudes.
Interior
Exterior
El Sistema de análisis de imágenes utiliza una serie compleja de algoritmos para
adaptar plantillas a los contornos interior y exterior del cristal de diamante en una
vista bidimensional.
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Factor de excentricidad
Exc. = 1,00
La excentricidad es la relación de alargamiento o aspecto
del cristal. Los objetos simétricos como círculos, cuadrados
y hexágonos tienen una excentricidad de 1,0. Los objetos
asimétricos como rectángulos tienen valores superiores a
1,0. El factor de excentricidad es utilizado para describir
los diamantes MBS, siendo definido del modo siguiente:
Exc. = 1,20
Exc. = 1,40
4
3
2
Factor de excentricidad = 1000 x (excentricidad media - 1)
Factor de excentricidad = 1000 x (1,070 - 1) = 70
1
0
1,0
Vida de disco (m 2/mm)
1,0
1,0
1,0
Exc. = 1,0
Exc. = 1,0
Exc. = 1,0
1,0
4,0
Exc. = 4,0
Energía (Kw)
Influencia de la excentricidad sobre el rendimiento de discos de corte: discos de
350 mm Ø, 450 cm 2/min, granito rojo brillante, máquina Gregori, TI 74 para todas
las muestras estudiadas.
La distribución de formas dentro de un producto es de
gran importancia para su diseño. La desviación estándar
es controlada durante la fabricación de diamantes MBS
de máxima calidad, siendo medida y cuantificada por la
técnica de análisis de imágenes.
La excentricidad se define como la relación máxima de la magnitud de dos
momentos principales de la forma del objeto.
MBS 970
La forma, tal y como se mide mediante el factor de excentricidad, ejerce una influencia importante sobre el rendimiento de un disco de corte. Los productos con factores
bajos de excentricidad media ofrecen mayor resistencia al
desgaste y menor consumo energético en una amplia
gama de aplicaciones de diamantes MBS.
MBS 960
Frecuencia
El sistema de análisis de imágenes utilizado para medir
la excentricidad emplea la fotografía digital de alta resolución junto con potentes algoritmos computacionales para
medir rápidamente las características de forma de grandes
poblaciones de cristales.
MBS 950
MBS 940
baja
Excentricidad
alta
Distribuciones representativas de excentricidad del diamante MBS de calidad
superior. Los productos de máxima calidad presentan normalmente valores más
bajos de excentricidad media.
Ventajas de las mediciones cuantitativas de forma
• Mejor selección y clasificación
de cristales
• Mayor capacidad de probar y asignar
formas concretas a aplicaciones
específicas
Estos métodos son indispensables para la mejora de la
calidad, la consistencia y el rendimiento de los diamantes
de corte. Para satisfacer las necesidades del mercado, los
abrasivos diamantados han de presentar tolerancias más
ajustadas y criterios de calidad más altos. Asimismo, resulta
cada vez más esencial asegurar la correspondencia exacta
del diamante a las aplicaciones específicas. Con el fin de
lograr estos objetivos, Diamond Innovations dedica grandes
recursos al desarrollo de métodos avanzados de ensayo de
cristales.
* Marca registrada de Diamond Innovations, USA
© Copyright 2004 Diamond Innovations, USA
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DI 1278 S