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PERFECTIONNEMENTS AUX DISQUES DE DECOUPAGE ABRASIFS A RENFORCEMENT SUPERFICIEL.
La présente invention est relative aux disques abrasifs pour couper ou tailler des rainures profondes dans des métaux durs, des pierres, des matiè- . res céramiques et d'autres matières dures similaires, ainsi qu'au procédé pour la fabrication de tels disques abrasifs.
Les disques abrasifs de ce type présentent ordinairement une épais- seur très faible par rapport à leurs diamètres De plus, ils travaillent ha- bituellement à des vitesses périphériques très élevées, par exemple comprises entre 50 et 100 mètres par seconde,, alors que la vitesse périphérique des dis- ques de meulage ordinaires est comprise entre 28 et 45 mètres par seconde.
Enfin les disques abrasifs en question nécessitent une énergie très grande pqur arriver à un bon effet de coupage. Ainsi, un disque de coupage d'un diamètre de 600 mm et d'une épaisseur de 5 mm nécessitera une puissance de 25 à 30 che- vaux-vapeur., tandis qu'un disque de meulage de même diamètre ne nécessite que
10 chevaux-vapeur.
Les sollicitations que subissent les disques de meulage entraînés à grande vitesse deviennent, dès lors, très importantes, parce que les sollicitations purement mécaniques dues à la force centrifuge et au travàil de meulage croissent déjà selon le carré de la vitesse, tandis qu'en outre les vibrations., dont les disques de meulage sont toujours l'objet, augmentent en fréquence avec la vitesse, en raison des tensions accrues se manifestant dans les disques par suite de la force centrifugée Un disque de meulage présente un nombre élevé de traces ou de signes de rupture à la limite entre les grains., signes qui ordinairement conduisent vite à une rupture par fatigue à des fré- quences élevées.
Les ruptures par fatigue s'amorcent toujours sur les faces latérales du disque de meulage et se transmettent vers l'intérieur de celui-ci, jusqu'à ce que la sollicitation spécifique due à la force centrifuge et au tra- vail de meulage soit tellement élevée qu'il se produit une rupture, à tel point qu'il est difficile, voire même impossible,, d'utiliser, de manière pleinement
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efficace, des disques de meulage pour ces applications industrielles très impor- tantes. La présente invention a pour objet d'éliminer ces inconvénients.
Suivant l'invention, les faces latérales du disque de meulage sont recouvertes d'une couche de résine thermodurcissante ou d'un liant similaire adapté de manière appropriée au calibre et à la densité des grains du disque, la couche en question étant ensuite revêtue d'une très mince feuille en métal, papier bakélisé, bakélite durcie en feuille ou matière de revêtement similaire, qui est subséquemment collée au disque pendant le durcissement de la résine ou du liant similaire, à la température et à la pression convenant pour le liant employé. On peut aussi, lors du pressage ou du moulage du dique, revêtir les feuilles à l'aide du liant approprié mentionné ci-avant, lesdites feuilles étant placées dans le dispositif de pressage de façon que les côtés revêtus soient en regard du mélange abrasif.
Le liant (résine thermodurcissante ou analogue) et les feuilles formeront ainsi, lors du pressage du disque de meulage, les faces extérieures de ce disque. Le mélange abrasif, dont est constitué le dis- que, peut aussi, dès sa préparation, être additionné des liants mentionnés ci- dessus, de façon que les feuilles, sans être revêtues d'un liant, seront néan- moins assujetties dans la mesure nécessaire aux faces extérieures du disque de meulage, pendant le pressage et la cuisson.
Dans un tel dique de meulage, obtenu en appliquant les principes de la présente invention, il n'apparaît aucune trace de rupture dans les faces latérales du disque, qui pourrait engendrer une rupture complète par fatigue.
De plus, en recouvrant la résine thermodurcissante ou analogue à l'aide de feuil- les en métal,etc,., la résistance mécanique du disque est accrue de manière considérable et le disque sera capable de mieux résister aux sollicitations qu'il subit par suite' de la force centrifuge et du travail de meulage.
Un dis- que de meulage obtenu en appliquant les principes de la présente invention pos- sède un moment de résistance et un moment d'inertie (vis-à-vis des sollicita- tions de flexion en directicn latérale) plus élevés que les moments correspon- dants d'un disque de meulage ordinaire, De plus, la résine thermodurcissante ou analogue a, en combinaison avec les feuilles, un effet de suppression ou d'étouffement des vibrations, qui constitue également un effet additionnel nou- veau et particulièrement important procuré par la présente inventiono
L'invention couvre également le procédé consistant, lors de la fa- brication de disques de meulage épais pour vitesses et sollicitations élevées, à composer ces disques, de manière similaire,
à partir de deux ou plus de deux disques minces collés l'un à l'autre à l'aide de couches de résine thermodur- cisante ou d'un autre liant approprié, appliquées entre ces disques et sur leurs faces extérieures, celles-ci étant recouvertes de feuilles en métal, etc...
L'invention sera décrite à présent en référence à une forme d'exé- cution illustrée sur les dessins ci-annexés; il est entendu que l'invention n'est pas limitée à cette forme d'exécution. Dans les dessins : - la figure 1 est une coupe transversale d'un disque de découpage suivant l'invention;
- la figure 2 est, à beaucoup plus grande échelle, une coupe trans- versale d'un fragment d'un disque de meulage ordinaire, et - la figure 3 est une vue similaire d'une partie, désignée schéma- tiquement par III-III à la figure 1, d'un disque de coupage selon l'invention.,
A la figure 1, les faces latérales 1 et 2 du disque sont sensible- ment parallèles, mais elles peuvent être légèrement côniques et s'évaser légè- rement vers la périphérie ou vers le centre, dans ce dernier cas en vue de pro- mouvoir., de manière connue en soi, les propriétés de coupage libre. La face périphérique 3 accomplit le travail de meulage essentiel lors du mouvement de rotation du disque monté sur une broche passant à travers l'ouverture 4 ménagée en son centre.
Les disques de découpage du type ci-dessus spécifié ont ordi- nairement un diamètre de 400 à 800 mm ou même davantage, tandis que leur épais- seur n'excède ordinairement pas 3 à 8 mm, bien que des disques plus épais puis- sent être utilisés à des fins particulières. Il va de soi que l'invention, qui concerne spécialement de tels disques minces, offrira également des avan-
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tages dans le cas de disques relativement épais.
Un disque'de meulage selon la présente invention, et un disque de meulage ordinaire, tels qu'illustrés aux figures 2 et 3, sont constitués l'un et l'autre de grains abrasifs 5 de forme irrégulière, par exemple, en carbure de silicium ou en carborundum,ces grains étant liés l'un à l'autre à l'aide d'un liant ordinaire, tel que la gommelaque ou la bakélite, qui, dans le disque ayant subi l'opération de cuisson, forme des ponts 6,entre les grains et, tout en recouvrant éventuellement aussi les grains individuels, laissera des inter' - sices dans la masse ou le corps cuit, ,au moins aux parties superficielles de celui-ci.
La porosité ou la densité du disque dépend de l'usage auquel il est destiné. Ainsi que le montrera clairement la figure 2, les interstices super- ficiels forment, en coupe transversale, des dentures agissant comme amorces de rupture, lorsque le disque est soumis à de sévères sollicitations, dues au travail de meulage à la vitesse extraordinairement, élevée employée dans les o- pérations de coupage.,
Selon l'invention, les faces latérales 1 et 2 du disque sont, toute- fois, revêtues, au moins sur leur majeure partie, notamment sur 60 % de leurs parties centrales, d'une couche 7 d'une substance thermodurcissante irréversi- ble.
telle que, par exemple, la bakélite, la colle redux, le novoplast ou le duroplast, dans une mesure telle que les interstices superficiels soient com- plètement remplis et que les parties saillantes des grains y soient complètement noyéeso De préférence, mais non nécessairement, la couche en question est re- couverte d'une feuille 8 en une matière non cassante, et suffisamment résistante.
Si cette matière a une résistance suffisante elle améliorera la résistance du disque. En tous cas, cette feuille facilitera les modes de fabrication, dans lesquels une feuille est placée dans le moule avant le mélange abrasif
L'épaisseur de la feuille est ordinairement de 0,04 à 0,10 mm, bien qu'on puisse occasionnellement utiliser des feuilles plus minces ou plus épais- ses.
Ces feuilles peuvent avantageusement être en tissu, papier ou matière similaire, imprégné ou non de bakélite, ou en métal, tel que l'acier, le fer, le cuivre, le laiton, l'aluminium, etc..., ou encore en bakélite fortement dur- cie en feuilleo Le disque étant du type coupant, 1a couche susdite, y compris la feuille de revêtement, s'il est fait usage de celle-ci., ne doit, toutefois pas être trop épaisse pour empêcher le disque d'être du type à coupage libre même si les faces latérales sont parallèles ou légèrement coniques. En prati- que, on a constaté que la couche ne doit pas excéder 0,5 ou de préférence, 0,2mm en épaisseur.
La feuille doit, de préférence., faire contact avec les pointes saillantes des grains
La largeur de la partie coupante du disque est définie par la lar- geur de la face de coupage.3, mais en raison du fait qu'à la vitesse de coupa- ge, le disque vibrera perpendiculairement aux faces 1 et 2, la largeur utile pour le coupage est légèrement supérieure à la largeur de la face 3, en sorte qu'on ménagera, pour la couche de renforcement, un espace suffisant pour que celle-ci n'entame pas le disque.
La masse ou corps abrasif proprement dit étant combiné, après cuis- son, avec les substances thermodurcissantes et éventuellement avec la feuille de renforcement, de manière à for-mer une structure fortement cohérente à surfaces latérales lisses et exemptes de toutes tendances à 1 a rupture, on obtient des disques qui peuvent être utilisés à des vitesses périphériques et à un nombre de tours par unité de temps considérablement supérieurs à la vitesse périphé- rique et au nombre de tours par unité de temps des disques connus, sans que se produise de rupture même dans des conditions de travail plus sévères. En outre, la cohésion obtenue par la couche de renforcement agira également de manière à retenir les grains superficiels dans la masse ou le corps, ces grains ayant, dans les disques ordinaires,
communément tendance à se détacher par suite du frottement contre la pièce à travailler. Comme indiqué ci-dessus, le disque vibrera plus ou moins pendant le travail de coupage, mais la couche de renforce- ment réduit les vibrations dans une grande mesure., ce qui contribue à augmenter la résistance et la durée de service du disque.
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Les exemples suivants donneront une idée des propriétés des disques de coupage selon la présente invention : 1. DECOUPAGE D'.UNE PIERRE EN GRANIT DUR. a) disque à feuilles métalliques - disque - diamètre : 508 mm - épaisseur : 6 à 5 mm (conique) - feuille - diamètre 250 mm - épaisseur : 0.08 mm - Coupage
11,45 m dans pierre d'une épaisseur de 5 cm = 0,57 m2
34,40 m dans pierre d'une épaisseur de 4 cm = 1,37 m2
2,95 m dans pierre d'une épaisseur de 3 cm = 0,08 m total : 2,02 m2 b) disque à feuilles en aluminium - disque - diamètre : 508 mm - épaisseur : 5,5 à 4 mm, - feuille - épaisseur :0,08 mm, - Coupage : environ 50 m dans granit très dur d'une épaisseur de 4 cm = en- viron 2 m2 - diamètre du disque réduit à 300 mm c) disque à feuilles en tissu - disque - diamètre : 508 mm - épaisseur :
5à 4 mm, - feuille - diamètre :350 mm, - Coupage 2
22,55 m dans pierre d'une épaisseur de 5 cm = 1,13 m2
EMI4.1
17 .,8 m " il " n rr 4 cm =0,71 m
Total : 1,84 m3 d) Scie à pierre ordinaire avec centre en acier et diamètre de 610 mm donne ordinairement seulement une surface de coupe d'environ 0,4 m2 II.PIERRE CALCAIRE DURE (marbre). a) Disque à feuilles en acier - disque - diamètre : 406 mm-épaisseur : 23 mm; - feuille - diamètre : 250 mm; - coupage à 30 chevaux-vapeur et 2300 tours par minute : après 13 heures de travail à une profondeur de coupe de 3,5 - 4 - 6 cm. le diamètre était réduit à 2 mm; III. ESSAIS A VITESSE ELEVEE.
Des disques de 508 mm de diamètre ont été soumis à une rotation à des vitesses croissantes jusqu'à rupture. a) disque à feuilles de tissu d'un diamètre de 350 mm - rupture à 4000 tours-minute, soit 106 m/seconde; b) disque à feuilles en acier d'un diamètre de 250 mm - rupture à 4.850 tours- minute, soit 129 m/seconde ; c) disque à feuilles d'aluminium d'un diamètre de 400 mm - pas de rupture à
5.000 tours-minute., soit 133 m/seconde.
REVENDICATIONS.
1. Disque de coupage abrasif à surface renforcée, comprenant un corps ou masse de grains abrasifs séparés et liés par un liant durci, de manière à présenter des interstices entre eux, au moins dans les régions superficielles du corps ou de la masse, une au moins des surfaces latérales de celui-ci étant revêtue,sur sa majeure partie, d'une mince couche d'une matière non cassante ancrée dans les interstices précités et présentant une surface extérieure lisse.