PERFECTIONNEMENTS AUX CORPS OU ROUES .ABRASIFS, ET METHODE DE
FABRICATION DE CES ARTICLES.
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thode de fabrication de ces articles.
Un objet de l'invention est de prévoir un liant métallique à bas point de fusion, pour des diamants.
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lage, ou meule, pour meuler des substances très dures.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une roue de meu= lage, ou meule, comprenant des grains très durs et un liant approprié
à ces grains.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un liant pour un abrasif formé de diamants, et dont les diamants peuvent être récupérés
à peu de frais et sans destruction des diamants.
<EMI ID=3.1> Le corps abrasif conforme à la présente invention comprend un abrasif carboné tel que le diamant ou le carbure de bore, -et un liant métallique constitué par un alliage cassant ou fragile à point de fusion peu élevé.
La méthode de formation du corps abrasif conforme à l'invention
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sion, à couler des lingots de cet alliage, à broyer les lingots sous forme de poudre, à mélanger la poudre avec les grains abrasifs, à presser le mélange et à la concréter par la chaleur.
Et afin que l'invention puisse être clairement comprise, elle sera plus explicitement décrite ci-après en se référant au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple, une roue de meulage ou meule conforme à l'invention, et dans lequel:
Fig.l est une vue en plan d'une roue de meulage ou meule établie conformément à certaines caractéristiques de l'invention;
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Conformément à la méthode préférée d'exécution de l'invention, on prévoit du diamant sous forme de grains ou finement divisé. Le diamant qui, en raison de sa dureté extrême et de ses autres qualités, constitue probablement la meilleure substance abrasive connue, existe sous une variété connue dans le commerce sous'la dénomination de "bort", que l'on peut se procurer en quantités suffisantes et à des prix tels qu'elle peut être employée pour la fabrication de roues de meulage ou meules et d'autres corps abrasifs.
Bien que le "bort" soit coûteux, en raison toutefois de la grande supériorité du diamant pour l'abrasion, les roues ou meules
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pratiques.
Egalement, dans la réalisation préférée de l'invention, on prévoit un liant établi squs forme d'un alliage réduit en poudre. Bien que ce liant en poudre puisse être constitué par un mélange
de deux ou d'un plus grand nombre de poudres métalliques, on préfère procéder comme il suit: .Après avoir sélectionné deux ou un plus grand nombre de métaux, <EMI ID=7.1>
en tenant compte des considérations ou conditions/ci-après, on les place ensemble dans un pot de fusion, dans les proportions désirées, et on les fond ensemble. On,coule alors des lingots de cet alliage dans des moules en sable. Ces lingots sont alors broyés à l'aide de rouleaux broyeurs, ou l'équivalent, jusqu'au moment où l'alliage a laforme d'une poudre présentant les dimensions de maille désirées.
<EMI ID=8.1> approximativement de 25 à 50 'fa en-volume de bort ayant une dimension de grain comprise entre 80 et 500 mailles par exemple. La dimension choisie des grains de bort dépendra de l�opération d'abrasion que la roue ou meule doit exécuter , et l'invention n'est aucunement limitée sous ce rapport, car les opérations de meulage, de polissage et de rodage diffèrent grandement entre elles.
Pour les opérations de polissage ou de rodage de grande finesse, on utilisera des dimensions de grain plus petites. La dimension de maille du liant métallique peut également varier dans délimites éten-, dues;. à titre d'indication on notera qu'en utilisant du diamant en grains correspondant à 100 mailles, il est très pratique d'employer
du liant en poudre correspondant à 200 mailles, mais d'autres dimen-
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des grains de diamant.
Le mélange des grains de diamant avec le liant peut être exécuté manuellement, car bien que des méthodes mécaniques puissent être em'ployées, le bort ou la poussière de diamant représente une valeur tel= le que la confection du mélange doit être exécutée avec soin pour éviter des pertes en diamant.
Ayant mis à part une quantité mesurée ou désirée de liant et de bort mélangés, on la place dans un moule. Ce moule peut recevoir une forme quelconque, car bien que l'invention soit décrite conjointement à la confection d'une roue ou meule, elle englobe la fabrication d'au-, tres corps abrasifs. Lorsque le corps abrasif est une roue ou meule, dans la plupart des cas cette roue comportera un trou central destiné à la monter sur un arbre ou l'équivalent, et conformément, en pareil Cas,-la conformation du moule est celle d'un anneau.
Pour la matière du moule on préfère utiliser le graphite en rai-
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tion ou rupture facile pour l'enlèvement de la roue formée; il est avide d'oxygène en prévenant ainsi l'oxydation des matières composant la roue; il est relativement peu coûteux; il peut être aisément usiné à la forme ou conformation désirée; il est infusible et il ne se rompt pas en morceaux aux températures utilisées dans l'invention.
Après avoir placé la quantité désirée de grains et de liant mélangés dans le moule choisi, on y applique de la chaleur et-de la pression
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étendue, et la chaleur employée est telle qu'elle provoque le frittage ou la concrétion du liant à la pression employée, ou dans les conditions d'union intime réalisées. Par exemple, on peut presser à froid le liant et les grains abrasifs, et chauffer ensuite la substance. En pareils cas on peut utiliser un moule autre qu'un moule en graphite en association avec un plongeur et un mécanisme de pression, en chauffant "l'ébauche" de la roue sur un "bec". L'union des grains métalliques après compression est telle qu'ils peuvent s'être formés en une masse pratiquement solidaire, qui retiendra les éléments abrasifs par le traitement à chaud à une température ne provoquant pas la fusion liquide, mais le frittage ou la concrétion.
Le pressage et le chauffage séparés des corps présentent l'avantage qu'un appareil plus simple et une méthode moins onéreuse peuvent être employés. Cependant, dans certains cas, la chaleur et la pression peuvent être appliqués simulta�:
nément.
Considérant maintenant le liant employé conformément à l'invention on utilise de préférence un alliage de cuivre, on allie au cuivre un autre métal qui produit un alliage plus dur et plus cassant ou plus fragile que le cuivre. Le liant devra fermement maintenir les diamants, être suffisamment tenace_pour que les diamants ne soient pas arrachés,, ou ne pas être déchiré par ceux-ci, et néanmoins se rompre pour une certaine pression et une certaine résistance, plutôt que de se glacer ou de se polir.
Il est désirable que le liant s'émiette en petits morceaux ou fragments ténus de manière à exposer de temps à autre de nouveaux
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broyé à la forme d'une poudre peut posséder les caractéristiques désirées. On a indiqué ci-après des exemples d'alliages spécifiques pouvant être utilisés.
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tain.
<EMI ID=15.1> . portions exactes indiquées ne doivent pas être nécessairement emplo= yées, on préfère néanmoins utiliser des proportions approchées, car <EMI ID=16.1>
danger d'oxyder les diamants.
Exemple 2. On forme un alliage de cuivre et de nickel, contenant
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à 1200[deg.] environ, mais l'on peut'prendre les précautions ci-après indiquées pour empêcher l'oxydation du diamant ou du liant.
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et il possède des propriétés cassantes mais il est très tenace ou résistant.
Exemple 4. On forme un alliage de cuivre et de manganèse, conte-
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tenacité et de fragilité.
Exemple 5.'On utlise du cuivre presque pur, mais on y mélange
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lium (glucinium). Le cuivre fond à 1065[deg.] 0. ou aux environs de cette température.
Il est avantageux de prendre certaines précautions pour empêcher <EMI ID=22.1>
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L'emploi d'un moule ou réceptacle en graphite durant l'opération de chauffage est l'une de ces précautions. Cependant, même lorsqu'un moule en graphite est utilisé, et plus spécialement lorsqu'il n'est pas utilisé, il conviendra de chauffer le corps dans une atmosphère non oxydante, comme de l'azote ou de l'hydrogène. On a également constaté qu'une petite quantité d'aluminium, de silicium, ou de magnésium peut être introduite dans le: liant, _ de préférence sous forme de particules métalliques distinctes et séparées, c'est-à-dire non à l'état d'alliage, ce qui empêchera l'oxydation du diamant et du liant, car ces métaux possèdent une grande affinité pour l'oxygène.
Dans un grand nombre de cas-il est désirable de rendre le liant aussi fragile ou cassant que possible pour l'alliage spécifique utilisé, et la fragilité est exaltée en refroidissant le corps abrasif lorsqu'il est encore chaud du traitement par la chaleur.
Un avantage marqué d'une roue ou meule.confectionnée conformément à l'invention, réside dans-le fait que, lorsqu'elle est établie, j
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ou disque central. Dès roues de meulage, ou meules, en diamant, sont
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mant que possible.'Dans le cas d'une roue de meulage ou meule qui estmince comparativement à son diamètre, la portion centrale n'est généralement pas utilisée pour l'abrasion. Conformément, dans le cas de roues ou meules en diamant, il est préférable d'établir la partie centrale sous forme d'un plateau ou d'un anneau ne possédant pas de propriétés abrasives. Tandis.qu'une roue de meulage ou meule interne,de petite dimension, dont la longueur est de l'ordre de la moitié de son diamètre,. peut comprendre 100% de substance de meulage, et puisse être fixée par montage direct sur un axe ou arbre, dans le cas d'une roue ou meule
de coupe; ou bien d'une roue ou meule de grande dimension pour le meulage de carbures de tungstène cémentés et d'autres substances dures, on constate qu'il est généralement économique d'assujettir une bandé
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tral comportant un trou ou une ouverture. De ce fait, un problème distinct se-pose pour la fixation de l'intérieur de la bande annulai-1 re de substance meulante à la périphérie du disque ou plateau central' de support. Si l'union entre les parties est faible, la rupture se produira, ce qui détruit la roue de meulage ou meule dont la valeur commerciale peut aller de 1500 à 6000 Frs.
Conformément à la présente invention, avec des diamants unis
par un liant métallique, comme défini dans la description qui précéder on peut prévoir un plateau ou disque mince d'aluminium, ou un disque ou plateau de tout autre métal, et établir la substance meulante sous forme d'une bande annulaire dont le diamètre interne est le même que le diamètre externe du plateau ou disque. On peut alors réunir le disque ou plateau à la bande meulante par brasure, soudure, de préférence à la soudure d'argent, ou grâce à toute-autre opération métallurgique propre à unir intégralement des métaux, comme la soudure ou l'équivalent, et le résultat est une structure intégrale formée
d'un disque métallique de support central et d'une bande annulaire de substance meulante placée à sa périphérie qui comprend des grains de diamant unis dans un liant métallique. pour des roues de coupe et analogues, le disque ou plateau de support central ne doit pas être plus épais que la bande annulaire de matière meulante.
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interne est le même que le diamètre externe du disque ou plateau 10.
On assemble alors le disque ou plateau.5.0 et l'anneau 11 à l'aide de
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Bien que l'on ait mentionné le diamant comme grain ou poussière abrasif, certains avantages résultent de la combinaison du liant spé-
cifié avec des grains ou poussière de carbure de bore. -Le carbure de
bore est une matière abrasive coûteuse, bien que moins coûteuse que le
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mant, ne doit pas être exposé à des températures élevées ou bien, si' il
l'est, il ne doit l'être que.pendant un temps court et en prenant des
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dation et d'autres modifications chimiques. Les liants décrits possè-
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ou se concrétisent à une température relativement basse lorsqu'ils sont
sous pression, ou bien lorsque les particules sont en contact 'infime,
comme décrit et, conformément, ces liants conviennent très bien pour
lier des diamants ou d'autres substances carbonées comme du carbure de
bore. Les liants de l'invention ont plus le caractère d'une matrice
que les liants vitrifiés usuels, et ils sont plus durs et plus résis"tants ou tenaces que les liants résineux artificiels; ils possèdent
des propriétés différentes de celles d'un liant de caoutchouc , et les propriétés des liants de l'invention sont des plus désirables en coma. binaison avec des grains de dureté extrême comme le diamant et le
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REVENDIQUIONS
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mant ou du carbure de bore, et un liant métallique formé d'un alliage
'fragile ou cassant à bas point de fusion.
IMPROVEMENTS TO .ABRASIVE BODIES OR WHEELS, AND METHOD OF
MANUFACTURE OF THESE ARTICLES.
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method of manufacture of these articles.
An object of the invention is to provide a low melting point metal binder for diamonds.
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lage, or grinding wheel, for grinding very hard substances.
Another object of the invention is to provide a grinding wheel, or grinding wheel, comprising very hard grains and a suitable binder.
to these grains.
Another object of the invention is to provide a binder for an abrasive formed from diamonds, and from which the diamonds can be recovered.
inexpensively and without destruction of diamonds.
<EMI ID = 3.1> The abrasive body according to the present invention comprises a carbonaceous abrasive such as diamond or boron carbide, -and a metal binder consisting of a brittle or brittle alloy with a low melting point.
The method of forming the abrasive body according to the invention
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ion, to cast ingots of this alloy, to grind the ingots into powder form, to mix the powder with the abrasive grains, to press the mixture and to solidify it by heat.
And so that the invention can be clearly understood, it will be described more explicitly below with reference to the appended drawing which shows, by way of example, a grinding wheel or grinding wheel according to the invention, and in which:
Fig.l is a plan view of a grinding wheel or grinding wheel made in accordance with certain features of the invention;
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According to the preferred method of carrying out the invention, diamond is provided in the form of grains or finely divided. Diamond which, because of its extreme hardness and other qualities, is probably the best abrasive substance known, exists in a variety known commercially as "bort", which is available in large quantities. sufficient and at such prices that it can be used in the manufacture of grinding wheels or grinding wheels and other abrasive bodies.
Although the "bort" is expensive, however due to the great superiority of diamond for abrasion, wheels or grinding wheels
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practice.
Also, in the preferred embodiment of the invention, there is provided an established binder in the form of a powdered alloy. Although this powder binder can be constituted by a mixture
of two or more metal powders, it is preferred to proceed as follows:. After selecting two or more metals, <EMI ID = 7.1>
taking into account the following considerations or conditions /, they are placed together in a melting pot, in the desired proportions, and melted together. Ingots of this alloy are then poured into sand molds. These ingots are then ground using grinding rollers, or the equivalent, until the alloy is in the form of a powder having the desired mesh dimensions.
<EMI ID = 8.1> approximately 25 to 50% by volume of bort having a grain size of between 80 and 500 meshes for example. The chosen size of the bort grains will depend on the abrasion operation that the wheel or grinding wheel has to perform, and the invention is not limited in this respect, since the grinding, polishing and lapping operations differ. greatly between them.
For very fine polishing or lapping operations, smaller grain sizes will be used. The mesh size of the metal binder can also vary within extended boundaries. as an indication it will be noted that by using diamond in grains corresponding to 100 meshes, it is very practical to use
binder powder corresponding to 200 meshes, but other dimensions
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diamond grains.
The mixing of the diamond grains with the binder can be carried out manually, for although mechanical methods can be employed, the bort or diamond dust represents such a value that the making of the mixture must be carried out with care to avoid diamond losses.
Having set aside a measured or desired quantity of binder and binder mixed, it is placed in a mold. This mold can take any shape, because although the invention is described in conjunction with the manufacture of a wheel or grinding wheel, it encompasses the manufacture of other abrasive bodies. When the abrasive body is a wheel or grinding wheel, in most cases this wheel will have a central hole intended to mount it on a shaft or the equivalent, and in accordance, in such a case, the conformation of the mold is that of a ring.
For the material of the mold it is preferable to use graphite because
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easy tearing or breaking for removal of the formed wheel; it is greedy for oxygen, thus preventing the oxidation of the materials making up the wheel; it is relatively inexpensive; it can be easily machined to the desired shape or conformation; it is infusible and it does not break into pieces at the temperatures used in the invention.
After placing the desired amount of mixed grains and binder in the chosen mold, heat and pressure is applied to it.
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extent, and the heat employed is such as to cause the sintering or the concretion of the binder at the pressure employed, or under the conditions of intimate union achieved. For example, you can cold press the binder and abrasive grains, and then heat the substance. In such cases a mold other than a graphite mold can be used in conjunction with a plunger and a pressure mechanism, by heating the "blank" of the wheel on a "nozzle". The union of the metal grains after compression is such that they may have formed into a practically integral mass, which will retain the abrasive elements by the heat treatment at a temperature not causing liquid melting, but sintering or concretion. .
The separate pressing and heating of the bodies has the advantage that a simpler apparatus and a less expensive method can be employed. However, in some cases heat and pressure can be applied simultaneously:
nely.
Now considering the binder employed in accordance with the invention, a copper alloy is preferably used, another metal is alloyed with copper which produces an alloy which is harder and more brittle or more fragile than copper. The binder should hold the diamonds firmly, be tenacious enough so that the diamonds are not torn off, or torn by them, and still break for some pressure and resistance, rather than freezing or freezing. polish.
It is desirable that the binder crumble into small pieces or fine fragments so as to occasionally expose new
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ground to powder form may have the desired characteristics. Examples of specific alloys which can be used are given below.
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tain.
<EMI ID = 15.1>. The exact portions indicated do not necessarily have to be used, but we prefer to use approximate proportions, because <EMI ID = 16.1>
danger of oxidizing diamonds.
Example 2. An alloy of copper and nickel is formed, containing
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at about 1200 [deg.], but the following precautions can be taken to prevent oxidation of the diamond or the binder.
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and it has brittle properties but it is very tough or tough.
Example 4. An alloy of copper and manganese is formed, containing
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tenacity and fragility.
Example 5: Almost pure copper is used, but it is mixed
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lium (glucinium). Copper melts at 1065 [deg.] 0. or around this temperature.
It is beneficial to take certain precautions to prevent <EMI ID = 22.1>
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The use of a graphite mold or receptacle during the heating operation is one such precaution. However, even when a graphite mold is used, and more especially when it is not in use, it will be appropriate to heat the body in a non-oxidizing atmosphere, such as nitrogen or hydrogen. It has also been found that a small amount of aluminum, silicon, or magnesium can be introduced into the binder, preferably as distinct and separate metal particles, i.e. not in the form of metal particles. alloy state, which will prevent oxidation of diamond and binder, since these metals have a high affinity for oxygen.
In many cases it is desirable to make the binder as brittle or brittle as possible for the specific alloy used, and the brittleness is enhanced by cooling the abrasive body while still hot from the heat treatment.
A marked advantage of a wheel or grinding wheel made in accordance with the invention lies in the fact that, when established, j
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or central disc. From grinding wheels, or grinding wheels, in diamond, are
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mant as possible. 'In the case of a grinding wheel or grinding wheel that is thin compared to its diameter, the central portion is generally not used for abrasion. Accordingly, in the case of diamond wheels or grinding wheels, it is preferable to establish the central part in the form of a plate or a ring which does not have abrasive properties. While a small grinding wheel or internal grinding wheel, the length of which is of the order of half of its diameter ,. can include 100% grinding substance, and can be fixed by direct mounting on an axle or shaft, in the case of a wheel or grinding wheel
cutting; or a large wheel or grinding wheel for grinding cemented tungsten carbides and other hard substances, it has been found that it is generally economical to secure a tire
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tral comprising a hole or an opening. Therefore, a separate problem arises for the fixing of the interior of the annulai-1 re grinding substance strip to the periphery of the central disc or plate 'of support. If the union between the parts is weak, rupture will occur, which destroys the grinding wheel or grinding wheel whose commercial value can range from 1500 to 6000 Frs.
In accordance with the present invention, with plain diamonds
by a metal binder, as defined in the preceding description, it is possible to provide a plate or thin disc of aluminum, or a disc or plate of any other metal, and to establish the grinding substance in the form of an annular strip whose internal diameter is the same as the outer diameter of the platter or disc. It is then possible to join the disc or plate to the grinding strip by brazing, welding, preferably with silver welding, or thanks to any other metallurgical operation suitable for fully uniting metals, such as welding or the equivalent, and the result is an integral structure formed
a central support metal disc and an annular band of grinding substance placed at its periphery which comprises diamond grains united in a metal binder. for cutting wheels and the like, the central support disc or platen should not be thicker than the annular band of grinding material.
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internal diameter is the same as the external diameter of the disc or platter 10.
We then assemble the disc or platter. 5.0 and the ring 11 using
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Although diamond has been mentioned as an abrasive grain or dust, certain advantages result from the combination of the special binder.
cified with grains or dust of boron carbide. -The carbide of
boron is an expensive abrasive material, although less expensive than
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mant, should not be exposed to high temperatures or, if 'it
is, it should only be for a short time and taking
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dation and other chemical modifications. The binders described have
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or materialize at a relatively low temperature when they are
under pressure, or when the particles are in minimal contact,
as described and, accordingly, these binders are very suitable for
bind diamonds or other carbonaceous substances such as carbide
boron. The binders of the invention have more the character of a matrix
than usual vitrified binders, and they are harder and more resistant or tenacious than artificial resinous binders; they have
properties different from those of a rubber binder, and the properties of the binders of the invention are most desirable in coma. binaison with grains of extreme hardness such as diamonds and
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CLAIMS
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mant or boron carbide, and a metal binder formed from an alloy
'brittle or brittle at low melting point.