BE457624A

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Publication number: BE457624A
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Description

- Michel ZEICHER
6, rue François COURT-SAINT-ETIENNE. PROCEDE DE FABRICATION D'OUTILS ABRASIFS.

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'outils abrasifs constitués de grains ou d'éclats ou de poudre d'abrasifs très durs, p.ex. de diamants, de carbure de bore, etc. et d'un ou de plusieurs métaux en grains ou en poudre comme liant. Les outils abrasifs fabriqués suivant le procédé de la présente invention possèdent une résistance à l'usure, un rendement de coupe, ainsi qu'un mordant qui dépassent de beaucoup tous les produits de ce genre connus jusqu'à ce jour.

On connait la fabrication d'outils abrasifs qui consiste à mélanger des grains ou de la poudre d'abrasifs avec des grains ou de la poudre métalliques et à consolider l'ensemble par compression et chauffage à plus ou moins haute température. Comme liant on a proposé entre autres un mélange

,de carbure de tungstène et de cobalt, du fer pur, un mélange de cuivre de molybdène et de cobalt, un mélange de fer et de cuivre ou un mélange de cuivre et d'aluminium ou de bismuth ou de plomb, etc. Différents modes opératoires concernant la chauffe et la compression ont également été proposés. Dans les meilleurs conditions, l'abrasif coûteux incorporé dans ces outils ne peut être utilisé qu'à raison de 50 du volume présent. Les autres 50 % sont perdus avec les débris des corps subissant le travail d'abrasion.

Cette perte est encore notablement plus élevée lorsqu'on désire conférer à l'outil un bon mordant. Dans ce cas on est obligé d'utiliser comme liant un métal ou un alliage mou ou friable et, étant donné les multiples petits chocs que subissent les grains au cours du travail de l'outil, ils se déchaussent au bout de quelques pourcents de leur usure seulement. En effet, les grains ou éclats d'abrasifs durs employés dans ces outils possèdent, quelque soit leur finesse, desm formes polyidriques à facettes lisses qui constituent des plans de clivage du système cristallin en question. Lorsqu'un tel grain englobé par du liant est usé à moitié par suite de son travail, l'autre moitié n'est plus ancrée et est délogée Immédiatement. Les schémas des figures 1 et 2 illustrent ce fait.

Dans ces schémas A représente les grains d'abrasif respectivement avant usure et après usure du grain d'environ 50 %.

Suivant le procédé de la présente invention, on rend la surface des grains abrasifs conductrice d'électricité, soit en enduisant ces grains d'un film métallique par des

moyens connus, soit, lorsqu'il s'agit de diamants, en faisant subir aux grains un traitement thermique qui graphitise une épaisseur d'une fraction de micron de leur surface extérieure. On soumet ensuite ces grains à un traitement qui produit sur chacune de leurs facettes de multiples petites cavités dans lesquelles le liant vient s'ancrer.lors de la chauffe et de la compression.de l'outil.

Le traitement en question consiste à soumettre les grains dont la surface a été rendue conductrice d'électricité à une différence de potentiel électrique suffisamment élevée ou à un courant de très haute fréquence, ce qui a pour conséquence de produire de multiples petits arcs entre les grains et de rendre ainsi leurs facettes rugueuses. On choisit comme liant un métal ou un mélange de plusieurs métaux dant un au moins peut, en s'alliant au film conducteur des grains abrasifs, donner un alliage de grande dureté. On constitue ensuite un mélange de grains abrasifs traités comme ci-dessus avec des grains ou des poudres métalliques choisis comme ci-dessus et on chauffe l'ensemble avec ou sans compression à une température inférieure au point de fusion de la majorité des grains métalliques constituant le liant.

Une fois la température convenable atteinte, on ajuste la durée de chauffe de façon à provoquer la diffusion d'un peu de liant dans le film conducteur des grains abrasifs et vice-versa, afin que l'enduit constitue un alliage de grande dureté. Cette durée doit cependant être insuffisante pour altérer le coeur des grains du liant, c.à.d. elle ne doit pas permettre une diffusion complète et l'homogénéisation de l'alliage "liant -

,élément d'enduit". Un outil ainsi fabriqué est en conséquence composé de grains abrasifs polyédriques à facettes rugueuses, Dans les rugosités de ces facettes est solidement ancré un enduit constitué d'un alliage de grande dureté.

Cet enduit est à son tour soudé au liant constitué d'un métal ou d'un alliage mou qui englobe l'ensemble, La fig, 3 illustre ce fait. Dans cette figure A représente les grains abrasifs à facettes rugueuses, B le métal mou employé comme liant et C l'alliage métallique dur formé par réaction du film métallique du grain abrasif avec le restant du liant.

L'ancrage de l'enduit dans leurs rugosités permet aux grains abrasifs de tenir jusqu'à leur utilisation complète. L'enduit dur des grains abrasifs confère à ces outils une grande résistance à l'usure, alors que le liant mou leur donne un grand mordant.

Dans le cas où l'outil est destiné au travail de roches dures et abrasives, on peut durcir le liant en le composant de deux ou de plusieurs éléments métalliques susceptibles de former des alliages durs. Lors de la consolidation de l'outil on ajuste la température et la durée de chauffede façon à ce qu'il y ait amorce de diffusion et d'alliage entre les différents éléments métalliques et de façon à ce que l'intérieur des grains métalliques constituant le liant reste intact.

Dans un outil ainsi fabriqué, les grains abrasifs et leur enduit possèdent les mêmes caractéristiques que cidessus, mais le liant au lieu d'être en métal mou est constitué de grains dont les contours sont durs et l'intérieur

mou. Un tel outil possède une grande résistance à l'usure grâce à son treillis dur et possède suffisamment de mordant grâce à l'élasticité que confère à l'outil la partie molle du liant.

Exemple : L'exemple suivant illustrera un des multiples modes d'application du procédé décrit ci-dessus.

On introduit dans une nacelle en porcelaine 1,9 gr de grains de diamant d'environ 1 à 1,5 mm de grosseur. On place cette nacelle dans un gour électrique à résistance qu'on porte à une témpérature située entre le rouge sombre et le rouge blanc et à travers lequel on fait passer un courant gazeux constitué de 5 à 30 % en volume d'hexachlorure de molybdène et de 95 à 70 % en volume d'hydrogène. Au bout d'un certain temps qui dépend de la température et de la composition du mélange gazeux, les diamants se recouvrent dtun film de molybdène métallique. On coupe le courant du four et on laisse refroidir dans un courant d'hydrogène, puis on retire la nacelle du four. On la place ensuite dans le champs d'un courant de haute fréquence de 20.000 à 200.000 périodes et on l'y abandonne pendant 1/2 heure environ.

On ajoute ensuite aux diamants ainsi traités 8 gr de poudre de cobalt et 2 gr de poudre de molybdène et on mélange d'une façon aussi homogène que possible. On introduitxensuite le tout dans un moule en graphite schématisé par la fig. 4 et composé d'une bague A, d'un fon B et d'un piston C. Ce moule est à son tour placé dans une enceinte réductrice se trouvant entre 1200 et 14000 C. Au moyen d'une presse hydraulique on applique sur le piston C une pression

de 100 à 300 kg par cm2 que l'on maintient jusqu'à ce que le moule ait pris la température de l'enceinte. On relâche ensuite la pression et on laisse refroidir le moule. On obtient ainsi une pastille qui, après sertissage dans un support en acier, constitue un outil convenant admirablement bien pour dresser des meules habituelles en corindon, carborundum, etc.

La présente invention ne se limite, bien entendu, pas seulement à la fabrication d'outils pour dresser des meules. La fabrication de nombreux autres outils, tels que couronnes de soudage, forets, meules, rodoirs, scies, outils à rectifier, etc. est possible par ce procédé. De nombreux autres modes opératoires que celui décrit ci-dessus sont également possibles sans sortir du cadre de ce procédé. REVENDICATIONS :- 1 - Produit abrasif obtenu par chauffe avec ou sans com- pression d'un mélange de grains ou d'éclats de substances dures, p.ex. de diamants, de carbure de bore, etc. et de grains ou de poudres métalliques, caractérisé par le fait qu'on rend conductrice d'électricité la surface des grains abrasifs et qu'on soumet ensuite ces grains à un traitement qui produit sur chacune des facettes des grains de multiples petites cavités.

Claims

2 - Produit abrasif suivant revendication 1 - où on soumet les grains abrasifs dont la surface a été préalablement rendue conductrice d'électricité à une différence de potentiel électrique suffisamment élevée pour produire de petits arcs entre ces grains. <Desc/Clms Page number 7>

3 - Produit abrasif suivant revenxdicatin 1 - où on soumet les grains abrasifs dont la surface a été préalablement rendue conductrice d'électricité, à un champ produit par un courant électrique de haute fréquence.

4 - Produit abrasif suivant revendication 1 - où la surface des grains abrasifs est rendue conductrice d'électricité au moyen d'un fin enduit métallique.

5 - Produit abrasif suivant revendication 1 - à base de grains ou d'éclats de diamants dont la surface a été rendue conductrice d'électricité par un traitement ther- mique ayant pour effet de graphitiser cette dernière sur une profondeur d'une fraction de micron.

6 - Produit abrasif suivant revendications 1 - à 5 - où le métal ou le mélange des métaux constituant le liant est choisi de façon à ce qu'un métal au moins puisse former un alliage dur avec le constituant de la surface conduc- trice des grains abrasifs.

7 - Produit abrasif suivant revendications 1 - à 6 - où la chauffe pour la consolidation du produit est conduite à une température inférieure au point de fusion de la majo- rité des éléments métalliques constituant le liant.

8 - Produit abrasif suivant revendications 1 - à 7 - où la durée de chauffe est juste suffisante pour amorcer la diffusion du liant dans le constituant de la surface conductrice des grains abrasifs et vice-versa, mais où elle est insuffisante pour provoquer la diffusion com- plète et l'homogénéisation des métaux en présence sous sous forme d'alliage. <Desc/Clms Page number 8>

9 - Produit abrasif suivant revenidications 1 à 8 - où le liant est constitué de deux ou plusieurs métaux mous capables par diffusion l'un dans l'autre de former des alliages durs.

10 - Produit abrasif suivant revendications 1 - à 9 - où la durée de chauffe est choisie de façon à amorcer seule- ment la diffusion et à provoquer la formation d'alliage aux contours des grains métalliques seulement tout en laissant l'Intérieur des grains intacts.

Il - Tout outil abrasif constitué de grains abrasifs à facet- tes rugueuses et d'un liant métallique. -