Adjuvants et procédés pour l'usinage de
métaux La présente invention est relative à un adjuvant et à un procédé pour l'usinage de métaux et, plus particulièrement, l'invention concerne un adju-
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de découpe, des meules et des produits abrasifs enduits, afin d'accélérer le processus d'usinage.
Les produits abrasifs et les outils de coupe utilisés pour couper des métaux cèdent en général, c'est-à-dire qu'ils perdent leur efficacité de coupe. après diverses périodes d'utilisation, tout particulièrement lorsqu'ils sont mis en oeuvre pour modifier des alliages de métaux résistant à de hautes températures:
Dans la grande majorité des cas où interviennent des alliages résistant à de hautes températures, l'une des causes prédominantes de la défaillance des outils réside dans le fait que la surface de l'alliage fraîchement exposée ou coupée est extrêmement réactive et que cette zone "naissante" est soumise à la formation d'un joint
de soudure qui exerce une force de cisaillement extrêmement élevée contre la matière abrasive ou la matière
de coupe. Il est également très clair que le problème
posé par le joint de soudure se pose de manière de plus
en plus aiguë dans des conditions de haute température.
Bien que ce problème inhérent à cette question se rencontre lors de la mise en oeuvre de toutes les formes de meulage et de coupe, il est tout particulièrement gênant dans le cas d'abrasifs enduits dans lesquels la surface ne se renouvelle pas comme c'est le cas des meules et analogues. Etant donné que les abrasifs enduits comportent essentiellement seulement une seule couche de particules abrasives, on a constaté que, jusqu'à ce jour, on pouvait faire bien peu de choses pour améliorer leur efficacité au-delà d'un
certain point spécifique.
<EMI ID=3.1> de coupe, des meules et des abrasifs enduits se coiffent finalement d'une boue d'émeulage, c'est-à- dire qu'ils se chargent. Outre les problèmes posés par
la formation du joint de soudure et de la charge,
il existe également un phénomène connu sous le nom de "vitrification", selon lequel les bords de coupe se
déforment sous l'effet des températures extrêmement
élevées auxquelles les points de coupe et les tranchants
des outils de coupe, des meules, des abrasifs enduits
et analogue sont soumis au cours du meulage et de la
coupe, amenant la déformation plastique des tranchants
et points de coupe.
Il apparaît qu'il existe une inter-relation directe entre la température et les facteurs susmentionnés.
Ces facteurs qui tendent normalement à élever la température à la surface de travail (interface) favorisent également la soudure, des réactions chimiques, la vitrification. la formation de contraintes internes dans les articles usinés, aussi bien que le brûlage de la surface de la pièce usinée, phénomènes qui affectent de manière préjudiciable la structure métallurgique superficielle des métaux. Ces facteurs sont présents dans toutes les techniques de coupe mais ils sont sensiblement plus graves dans le cas dessuperalliages en raison de leurs caractéristiques de résistance à haute température et de faible conductibilité thermique.
Des essais pour améliorer par l'extérieur l'aptitude de meulage et de coupe ont compris l'application de batonnets de graisse, d'huiles et.d'autres lubrifiants sur la surface de la pièce à usiner au cours de l'opération de meulage et/ou de coupe. De même, divers fabricants ont tenté d'incorporer, en cours de fabrication, des adjuvants ou des auxiliaires à des courroies abrasives et des meules, de manière à y fixer
ces adjuvants ou auxiliaires de manière permanente.
Ces adjuvants comprennent des solides, des
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les conditions dans la zone restreinte de coupe ou de meulage. Une autre approche de ce problème consistait
à incorporer au métal à usiner des quantités de soufre,
de sélénium et/ou de plomb pour en améliorer l'usinabilité. On peut obtenir un résultat analogue par l'utilisation d'adjuvants de meulage contenant du soufre, des halogènes (par exemple du fluor, du chlore) et du phosphore. Les adjuvants ou auxiliaires de meulage les plus couramment utilisés se présentent sous la forme de liquides et comprennent l'eau, des huiles solubles, des huiles de coupe minérales et aliphatiques linéaires, aussi
bien que ces produits sulfurés et chlorés. Ces derniers, comme on l'a mentionné plus haut, peuvent être efficaces pour certains métaux mais ne sont pas totalement utiles
ou souhaitables pour l'usinage de certains super-alliages et du titane, en raison de l'apparition de réactions chimiques entre ces produits chimiques et la surface du métal à usiner ou à meuler. Des graisses et des cires dures n'ont aucune efficacité, sauf pour réduire la charge de métaux relativement mous. comme l'aluminium, le laiton, etc. D'autres lubrifiants, tels que des hydrocarbures chlorés et fluorés, ont également été utilisés pour réduire la formation de chaleur dans la zone de l'interface entre la pièce usinée et l'outil de meulage.
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utilisés sont plus ou moins toxiques et leur emploi ainsi que le milieu environnant doivent être strictement contrôlés de manière à minimiser tout risque pour la santé de l'opérateur. Dans le cas d'adjuvants contenant du plomb, du bismuth, du soufre, du mercure ou des halogènes, les gaz engendrés en cours d'utilisation peuvent affecter la pièce usinée et/ou être toxiques
et il faut prendre soin lors d'une utilisation prolongée de procéder à une inspection et à des essais continuels. A ce point de vue, il faut noter que diverses spécifications imposées par les gouvernements et les principaux fabricants d'engins aérospatiaux interdisent l'utilisation de certaines matières halogénées à proximité des pièces à usiner comme aussi de l'opérateur.
Les adjuvants décrits plus haut ont été utilisés sur des matières classiques avec divers degrés de succès mais sont d'un emploi limité dans le domaine des superalliages destinés à servir à la fabrication d'articles et d'engins spatiaux, afin de sauvegarder l'intégrité su-
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le renforcement des lois protégeant la santé du personnel d'usine exigent à présent la pose de labels de mise en garde lorsque certains de ces adjuvants ou auxiliaires sont utilisés, par exemple, sous la forme d'un revêtement enveloppant des produits abrasifs enduits .
La demanderesse a découvert que les problèmes mentionnés plus haut à propos des adjuvants ou auxiliaires de coupe et de meulage de la technique antérieure peuvent être résolus et que n'importe quel procédé de coupe ou de meulage sur n'importe quel métal ou toute autre pièce à usiner, peut être accéléré, tout en prolongeant également la durée de vie utile de l'outil utilisé pour la mise en oeuvre du procédé en question, en mettant la pièce à usiner en contact relativement mobile avec une arête de meulage ou de coupe, en présence d'une quantité efficace d'un adjuvant ou auxiliaire de coupe ou de meulage comprenant
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soufre et/ou d'un halogène et possédant un point de fusion d'environ 21[deg.]C à environ 538[deg.]C, une température
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à la température de fusion et une chaleur de fusion latente supérieure à 10 cal/g. Un composé typique possédant les caractéristiques susmentionnées est le nitrite de sodium. Dans l'ensemble, on préfère utiliser des composés minéraux en raison de leur faible coût de fabrication.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.595.634
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sodium comme l'un des ingrédients initiaux de la composition qu'il protège et du procédé de fabrication de pierres à meuler qu'il couvre également. Ce brevet enseigne l'utilisation d'un composé chimique anti-corrosif extrêmement efficace et très supérieur, à savoir un nitrite d'amine qui, selon les enseignements du brevet précité, est constitué par le produit de la
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d'époxyde) sur les 3 à 10% de nitrite de sodium,
en présence de chaleur et de pression, lorsqu'il
est mélangé à un composé époxydé. Conformément à ce brevet, il n'existe pas de nitrite de sodium dans
le produit final issu de ce procédé.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique
n[deg.] 2.529.722, décrit une composition d'émeulage et
de polissage pour des métaux mous, qui utilise des résidus de fer comme élément abrasif avec des métaux alcalins sous la forme de sels ou oxydes complexes. Selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2.529.722, on ajoute à la composition précitée une quantité minuscule d'un électrolyte. On y mentionne le nitrite de sodium parmi d'autres matières appropriées comme électrolytes et on l'utilise seulement en proportions minuscules, à savoir un seizième à un quart pourcent en poids à titre d'inhibiteur de rouille pour empêcher l'oxydation des résidus de fer dans l'eau. Cette quantité serait manifestement inadéquate à remplir la fonction d'absorption thermique exigée de l'adjuvant ou auxiliaire conforme à l'invention.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.607.161 décrit une composition de nettoyage qui comprend un composé tensio-actif cationique et un abrasif soluble dans l'eau. Ce dernier brevet énumère plus de soixante sels solubles dans l'eau qui servent d'abrasifs, parmi lesquels on peut trouver le nitrite de sodium.
Le nitrite de sodium sous forme cristalline y est considéré comme équivalent à un abrasif et il n'y <EMI ID=11.1> autre matière abrasive dans le but d'abaisser les températures de meulage.
Comme indiqué plus haut, la présente invention réside dans la découverte que le processus de
meulage ou de coupe de pièces métalliques à usiner
peut être accéléré tout en prolongeant la durée de
vie utile de l'outil employé pour la mise en oeuvre
du processus en question, en mettant la pièce à usiner
en contact relativement mobile avec un outil de meulage ou de coupe comportant une arête ou bord abrasif ou tranchant , en présence d'une quantité efficace d'un adjuvant ou auxiliaire de meulage ou de coupe tel que
décrit plus haut et typiquement représenté par le nitri-
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et non limitatives, les principes de la présente invention seront décrits plus en détail en se référant tout particulièrement au nitrite de sodium.
On a découvert que le nitrite de sodium subit des transitions de phases lorsqu'il est soumis à des températures élevées. Au cours d'une telle transformation de phases, l'énergie nécessaire pour effectuer la transition se présente sous la forme de chaleur absorbée et dérivée à partir des objets environnants.
Le nitrite de sodium, en raison de ses excellentes propriétés thermiques qui se manifestent dans le transfert de chaleur, est utilisé à titre du constituant principal de la composition d'accélérateur de meulage
ou de coupe conforme à la présente invention. La quantité de nitrite de sodium utilisée est portée à des valeurs optimales de manière à absorber, autant que faire se peut, la chaleur de friction engendrée au
cours de l'usinage abrasif et/ou au cours de la coupe des métaux et on a constaté que lorsque l'on applique
du nitrite de sodium, par exemple à une courroie enduite d'abrasif, en passant par l'intermédiaire d'un véhicule solide se présentant sous la forme d'un cérate,
il était possible de réduire de 280[deg.]C la température
de la surface sensible du métal soumis à l'abrasion.
La raison de ce phénomène réside dans l'absorption . d'une quantité relativement importante de la chaleur engendrée au cours du processus d'abrasion sous forme
de chaleur de fusion latente du nitrite de sodium.
Les propriétés thermiques du nitrite de sodium ont été déterminées par analyse thermique différentielle. L'examen de ces données a indiqué l'existence de pics
de chaleur spécifique en fonction de la température. Il y a une absorption de chaleur excédentaire à 164[deg.]C, où un changement de transition du second ordre se produit dans l'état solide. Un second pic apparaît au point de fusion, à savoir 280[deg.]C. De plus, le nitrite de sodium
ne se décompose pas à cette température comme enseigné par la littérature technique mais demeure à l'état fondu jusqu'à 360[deg.]C avant de se décomposer.
Outre ce qui précède, on a évalué l'absorption de chaleur du nitrite de sodium en ternes d'enthalpies spécifiques en fonction de la température. La transition solide de second ordre s'opérant à 164[deg.]C fournit une absorption de chaleur, à partir de la température ambiante, d'approximativement 42 cal/g. Au point de fusion, la chaleur latente de la fusion est d'environ <EMI ID=13.1> sur la surface d'un outil de coupe ou d'un article
abrasif, comme une courroie revêtue d'un produit
abrasif (de façon à assurer l'existence d'une interface
entre les grains abrasifs et la pièce de métal à usiner),
le nitrite de sodium absorbe approximativement 140 calo-
ries, au fur et à mesure que sa température s'élève de
la température ambiante jusqu'à sa température de fusion
de pointe de 360[deg.]C.
A une importance remarquable et même fondamentale,
le fait que la transition à l'état solide et le changement
de phases solide à liquide du nitrite de sodium sont réversibles. Cette caractéristique permet l'utilisation continue de l'adjuvant qu'est le nitrite de sodium sur un outil abrasif ou de coupe, sans qu'il soit nécessaire de le remplacer ou d'en regarnir l'outil, étant donné que l'abrasion s'opère en un point seulement le long du trajet
I
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et qu'au cours du reste de son voyage, cependant qu'il n'est plus en contact avec le métal à entamer par abrasion, le nitrite de sodium a suffisamment de temps pour subir
un nouveau changement de phases, c'est-à-dire pour revenir de la phase liquide à la phase solide. Les chercheurs antérieurs spécialistes de ce domaine n'ont pas du tout eu conscience de cette découverte et connaissance fondamentale et, par conséquent, ils n'ont jamais envisagé l'utili- sation de nitrite de sodium dans le domaine de la coupe et/ou du meulage à haute température, sauf éventuellement son emploi à titre d'agent anti-corrosion. Cependant, à titre d'agent anti-corrosif ou lubrifiant,
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aqueuse qui se transforme en vapeur d'eau à 100[deg.]C, c'est-à-dire loin en dessous du point de fusion du nitrite de sodium en question.
En raison de ses caractéristiques physiques. le nitrite de sodium a la propriété et l'aptitude de constituer un excellent puits thermique sur une gamme comparativement large de températures. Cette caractéristique thermo-dynamique, en sus d'une bonne aptitude de lubrification à haute température (au-dessus de
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de sodium liquide, accroît encore l'efficacité du nitrite de sodium en question comme adjuvant capable d'accélérer l'enlèvement du métal et de prolonger la durée de vie utile de l'abrasif, étant donné que des phénomènes qui se produisent à de hautes températures, comme la formation de boue d'émeulage, l'apparition de soudures et de vitrification, sont minimisés.
Afin d'illustrer davantage encore la présente invention, on a mesuré les températures superficielles
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vées, que l'on a soumis à une abrasion avec et sans adju-
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résultats ont indiqué une baisse de la température du métal d'environ 224[deg.]C parce que le nitrite de sodium a absorbé une quantité substantielle de la chaleur de friction engendrée au cours de l'abrasion. Les raisons de ces découvertes peuvent être rationalisées par des calculs effectué.s à partir de données thermiques, en se servant de certains concepts de simplification.
On a calculé la chaleur transférée au Waspaloy de la manière suivante:
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Dans les mêmes conditions d'abrasion, mais en
se servant de l'adjuvant conforme à la présente invention, on a constaté, par pesée, la consommation de 0,1 g de nitrite de sodium, au cours d'une minute d'abrasion, avec une courroie d'une longueur de 60,96 cm. Par conséquent,
en utilisant 140 cal/g comme chaleur absorbée par le nitrite
i de sodium sur la figure 9 des dessins ci-annexés, on a constaté que la proportion calculée de chaleur absorbée par
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Ainsi, le nitrite de sodium dans cet accélérateur servait
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la courroie non pourvue de l'adjuvant conforme à l'invention. C'est par conséquent le nitrite de sodium, par le fait qu'il constitue un tel puits thermique efficace, qui est responsable des températures superficielles inférieures que l'on constate dans les métaux soumis à une coupe ou à une abrasion. Au surplus, la température du bord de
coupe constitué par les grains abrasifs est maintenue
à une valeur moins élevée et en raison de ce phénomène, l'efficacité de découpe du métal se poursuit. De
plus, étant donné que les grains abrasifs du bord de
coupe sont maintenus dans un état plus froid, ils peuvent se rompre le long des plans de clivage cristallo- ' graphiques, plutôt que se déformer plastiquement et présentent par conséquent des arêtes de coupe fraîchement renouvelées au métal soumis à l'abrasion. L'efficacité de coupe et la durée de la courroie s'en trou- vent remarquablement augmentées. Cependant, si l'on
tolère le développement de chaleur de friction, cette
chaleur de friction se traduit par l'apparition d'un écoulement plastique au point de coupe des grains abrasifs, ce qui émousse ces grains, conduisant à une perte d'efficacité de coupe et à la formation d'une plus
grande quantité de chaleur engendrée par les grains émous- sés poussant ou labourant à travers la pièce à usiner.
Le principe fondamental de la présente inven-
i tion réside dans l'application au point ou à l'arête de
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i exempt de soufre ou d'un halogène. qui change de phase et fond sans décomposition, lorsqu'il est soumis à une température élevée et qui, en raison de sa chaleur latente
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de façon à réduire les températures de l'arête ou du point
de coupe et de la surface de la pièce de métal à usiner.
Le procédé est réversible, étant donné qu'au-delà du point
de contact avec le métal, le cristal, le granule ou le grain d'adjuvant de meulage se refroidit à nouveau et retourne à son état solide stable.
Des recherches expérimentales supplémentaires ont révélé que des bons résultats pouvaient être obtenus avec du nitrite de sodium lorsqu'il était employé et uniformément réparti à la surface de l'outil de coupe dans une matrice de cire dure, comme une cire paraffinique ou un cérate analogue à une graisse et de l'acide stéarique, ou dans une cire molle, comme des cires microcristallines ou de la cire de paraffine
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L'expression "cires molles" définit, grosso modo, des matières analogues à des cires visqueuses, collantes ou gommeuses, qui constituent un véhicule qui adhère indépendamment à une surface rugueuse mobile, comme
un abrasif enduit grossier (granulométrie de la pierre meulière et supérieure à 50) se déplaçant à une vitesse de l'ordre de 2540 cm/seconde. De telles matières sont bien connues.
On a constaté qu'il était souhaitable, lors de la fabrication du produit conforme à la présente invention, de chauffer d'abord le cérate de graisse ou la cire jusqu'à environ 11[deg.]C au-dessus de son point de fusion et, cependant que le cérate de graisse ou la cire se trouvait à l'état fondu, d'y ajouter ensuite l'adjuvant de meulage chauffé, par exemple le nitrite de sodium sous forme cristalline, granulaire ou micropulvérisée et de lit uniformément dispersé. En préchauffant l'adjuvant jusqu'à la même température que celle de la cire avant de procéder à son introduction, la température de la masse fondue n'est pas prématurément abaissée, assurant ainsi la distribution uniforme appro- priée de l'adjuvant dans toute la matrice de cire. L'utilisation d'agents épaississants ou de mise en sus- pension pour régler la viscosité (par exemple CABOSIL-
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au cours du refroidissement de la masse.
On peut également mettre les principes conformes
à la présente invention en oeuvre dans des procédés
d'usinage ordinaires, comme le forage, le broyage et le tournage en réalisant le processus d'usinage de telle
manière que l'interface de l'arête de coupe et de la pièce à usiner soit plongée dans un véhicule liquide ou
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conforme à l'invention. Le véhicule peut être une cire
dure ou une cire molle, comme on l'a déjà noté plus haut
ou bien ce peut être un liquide, tel que l'eau ou, de préférence, une matière huileuse naturelle ou synthéti-
que, telle qu'un hydrocarbure liquide.ou des agents de mise en suspension ou mouillants contenant du Carbowax,
afin de faciliter la formation d'une suspension stable de l'adjuvant. L'effet de l'utilisation de nitrite de
sodium comme adjuvant de coupe est manifestement remarqua- ble. Par exemple, lorsque l'on usine de l'acier inoxyda-
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de forage peut être telle que le métal est enlevé sous la forme de petites tournures brûlées et l'effet de brûlage est manifeste. Cependant, à la même pression, lorsque l'on ajoute une quantité efficace de nitrite de sodium à l'huile de coupe, le métal est enlevé sous la forme d'un ruban élastique, continu et froid, et la pièce en cours d'usinage ne*manifeste aucun dommage.
L'adjuvant de meulage peut être incorporé dans et/ou appliqué sur les arêtes de meulage ou de
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sous la forme d'un revêtement avec ou sans enrobage superficiel destiné à servir d'écran de vapeur afin d'empêcher la prise d'eau. On peut imprégner des outils de meulage poreux de l'ingrédient conforme à la présente invention, simplement en les trempant
ou en les imprégnant sous pression dans du nitrite fondu ou dans une solution solvante de nitrite qui peut contenir un agent mouillant afin d'assurer la pénétration et le mouillage appropriés. Au surplus,
on peut directement incorporer l'adjuvant à des outils de meulage et/ou de coupe connus, comme, par exemple, au cours de leur fabrication, par exemple au cours de la mise au calibre et/ou de la réalisation d'.un enrobage d'apprêtage et/ou de fabrication d'un abrasif enduit, ainsi qu'à la résine formant le liant d'une maille liée ou d'un disque de découpe. Lorsque l'adjuvant conforme à la présente invention est appliqué sous la forme d'un enrobage ou revêtement, il peut être mélangé à un agent de mise en suspension et à un véhicule liquide inerte et peut être appliqué à la brosse, à la palette ou au rouleau, ou bien on peut même l'appliquer sous la forme de spray du type aérosol. On peut également l'appliquer sous la forme d'un solide à
<EMI ID=29.1> de barre ou bien le sel fondu peut lui-même être pulvérisé sur la pièce à usiner ou sur l'abrasif ou l'outil de coupe. Par exemple. on peut diriger
des sels fondus sur l'interface de meulage lorsque <EMI ID=30.1> d'acier inoxydable avec des meules résinoldes à
grain grossier.
Comme on l'a mentionné plus haut, on peut incorporer l'adjuvant de meulage à des produits abrasifs enduits ou liés en mélangeant l'adjuvant
aux résines ou aux adhésifs qui sont utilisés pour
la formation du produit. Ces matières peuvent comprendre des colles, des résines phénoliques, des résines d'urée-formaldéhyde, des résines de mélamine, des résines époxydées et analogues. Dans le cas de produits résineux liés, comme des meules résinoldes, on peut incorporer l'adjuvant dans toute la masse de la meule
ou bien on peut juste l'incorporer aux parties radialement externes de la meule. Dans le cas de produits abrasifs enduits, on peut utiliser l'adjuvant dans l'enrobage de fabrication et/ou dans l'enrobage d'apprêtage. ou dans un enrobage de super- apprêtage. Les mélanges
de résine et d'adjuvant de meulage peuvent être unis
en mélangeant simplement les matières de façon à former une dispersion uniforme. Les mélanges peuvent être ensuite mélangés de particules abrasives ou bien ces dernières peuvent être enrobées des mélanges en question.
Une quantité minimale d'adjuvant (c'est-à-dire de 10 à
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présente afin de pouvoir profiter des effets bénéfiques de la présente invention.
Dans le cas où il est souhaitable d'empêcher le contact intime entre la résine et l'adjuvant, comme, par exemple, lorsque la résine et l'adjuvant peuvent réagir l'un sur l'autre, ceci peut aisément
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vant dans une substance résineuse ou huileuse en met- tant en oeuvre des techniques d'enveloppement connues,
ou bien encore en faisant absorber le nitrite par une substance minérale poreuse, comme la vermiculite, la
perlite, l'alumine, le kaolin, etc. On peut aussi mo- difier le pH de la résine afin d'empêcher la réaction
de cette résine sur l'adjuvant.
Par conséquent, la présente invention a plus particulièrement pour objet un adjuvant relativement
peu coûteux et extrêmement efficace à mettre en oeuvre
f dans des procédés d'abrasion et de coupe de métaux.
� L'invention a aussi pour objet un adjuvant d'abrasion et de coupe de métaux que l'on peut appliquer de manière externe à l'outil d'abrasion et de coupe ou que l'on peut directement incorporer à cet outil d'abra- sion et de coupe au cours de sa fabrication et qui main- tient une température relativement faible en cours d'opé- ration, si bien que l'on évite les résultats indésirables associés à des températures excessivement élevées.
La présente invention a aussi pour objet un
adjuvant pour l'abrasion de métaux et d'alliages résistant aux hautes températures, possédant une résistance mécanique élevée et une faible conductibilité thermique, qui accélère l'enlèvement du métal sur une période de temps uniforme et étendue et prolonge la durée de vie utile
de l'outil d'abrasion ou de coupe utilisé pour la
mise en oeuvre des procédés d'abrasion et de coupe
en question.
D'autres objets ainsi que de nombreux autres _présente invention ressortiront claire-
ment de la lecture de la description détaillée qui suit
de l'invention, faite en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un point de coupe typique d'un grain abrasif dans une meule ou à la surface d'un abrasif enduit;
- la figure 2 est une vue en coupe montrant l'effet de la déformation plastique provoquée par l'excès de chaleur engendrée au cours de l'opération de meulage sur le point
de coupe du grain;
- la figure 3 est une vue en coupe montrant le coiffage du grain dû au métal chaud;
- la figure 4 est une vue en coupe d'un grain recouvert ou enduit de l'accélérateur conforme à la présente invention;
- la figure 5 est une vue en coupe d'un abrasif enduit, avant son utilisation, illustrant le fait que tous les
grains ne sont pas du même calibre ni de la même hauteur;
- la figure 6 est une vue en coupe de l'abrasif enduit après l'apparition de la "vitrification", point où l'abrasif ne coupe plus mais engendre de hautes températures
dans la pièce usinée et aux pointes des grains abrasifs vitrifiés;
- la figure 7 est une vue en coupe de l'abrasif enduit lorsque l'adjuvant de meulage conforme à la présente invention est employé, illustrant le fait que les
grains abrasifs renouvellent continuellement leur
surface de coupe et que toute la matière abrasive
est utilisée à des fins de meulage;
- la figure 8 est un graphique représentant l'analyse thermique différentielle du nitrite de sodium; et
- la figure 9 est un graphique montrant le changement d'enthalpie spécifique du nitrite de sodium en fonction de la température.
En se référant à présent de manière plus
précise aux dessins dans lesquels des notations de
référence identiques désignent des éléments identiques
sur les diverses figures, on voit, représenté sur la figure 1, un grain abrasif typique 10 fermement maintenu dans ce que l'on appelle le support 11 qui peut se présenter sous la forme d'une résine, d'une colle, d'un
verre, d'une matière céramique, d'un métal ou de toute
autre substance convenant à retenir le grain au cours
du meulage. Le support 11 peut être l'enrobage d'apprêt
d'un abrasif enduit ("papier de sable"), ou bien ce
peut être le corps d'une meule circulaire. Bien que le
grain s'étende sensiblement au-dessus de la surface 12
du support, c'est le sommet ou l'arête de coupe 13 qui réalise la fonction abrasive. Cette configuration a été choisie simplement pour représenter un type général
d'outil de coupe dans le domaine de la coupe et de l'abrasion et n'est utilisée dans le présent mémoire qu'à de
seules fins illustratives.
Lors de la mise en oeuvre d'un procédé d'abra-sion ou de meulage, l'outil de coupe, notamment le grain abrasif 10, est rompu en continu sous l'effet des
forces mécaniques qui interviennent dans le déroulement
du processus de coupe ou d'abrasion. De cette manière,
comme les arêtes de coupe aiguës du grain sont emportées
sous l'effet de l'usure due au frottement issu de son
contact avec la pièce à usiner métallique, de nouvelles surfaces de coupe aiguës se forment. Ce "renouvellement"
n'a seulement lieu que dans des conditions où le grain
se brise. Le grain se brise (subit une usure par frottement) dans des conditions de meulage pourvu que (1) il
soit en contact physique avec la pièce en cours d'usinage et (2) la température soit inférieure à une certaine valeur critique. L'inclusion et l'utilisation d'une solution ou d'un fluide de meulage lors de la mise en oeuvre
du procédé servent à maintenir une température continue inférieure à la valeur de rupture critique, c'est-à-dire, dans la plupart des cas, assurant la formation continue d'arêtes de coupe.
D'autre part, comme l'illustre la figure 2, lorsque on tolère que la température du grain s'élève à
une valeur suffisamment élevée, le grain devient "plastique" et sa surface chauffée se déforme. Sous l'effet de l'action de meulage dans la direction 14 et de la pression engendrée le long de l'interface 15 entre le grain et la pièce métallique en cours d'usinage, les arêtes de coupe aiguës du grain sont émoussées comme on le voit en 16
et arrondies, si bien que le grain, au lieu de "tailler" j dans le métal, est en fait forcé de "labourer" un passage
à travers ce métal. Au cours de ce "labourage", le grain pousse une certaine quantité de métal devant lui, créant un sillon. Cette action engendre, à son tour.
de la chaleur, élève la température de la surface
et déforme davantage le grain de matière plastique, provoquant une perte sensible de l'efficacité abrasive.
Si on laisse les choses se poursuivre, l'effet de
meulage disparaît et la surface de la pièce en cours d'usinage se colore de manière indue et se raie tandis
que la surface abrasive du grain passe à un état connu
sous le nom d'état "vitrifié".
Outre ce qui précède, il faut également remarquer qu'avec certains métaux, une boue d'émeulage
de métal peut fondre à des températures élevées et la
partie ainsi ramollie peut se déposer à la surface des
grains comme le montre la figure 3. La surface exposée
du grain va se coiffer d'une boue d'émeulage 17 métallique pour engendrer une interface entre le grain et la
pièce en cours d'usinage, de manière à empêcher un
contact fonctionnel entre le grain et la pièce en question. Dans ces conditions, il ne se produit pas d'action abrasive, même dans le cas où on abaisse la température.
En mélangeant ou en distribuant de manière uniforme une quantité efficace d'un adjuvant de meulage conforme à la présente invention, par exemple du nitrite
de sodium, dans un cérate ou matrice de graisse ou de
cire et en appliquant la matière ainsi obtenue sur la
surface des grains, ces derniers sont pourvus d'un enrobage uniforme d'adjuvant 18 contenant des granules de
nitrite de sodium, comme le représente la figure 4,
enrobage qui accélère l'enlèvement du métal de la surface de la pièce en cours d'usinage.
La figure 5 illustre le fait que les grains abrasifs 10 sur un abrasif enduit comportant un dossier
18a, un enrobage de fabrication 11 et un enrobage d'apprê- tage 18, ne sont pas tous de la même forme, ni du même calibre, ni de la même hauteur. La figure 6 illustre un abrasif enduit après l'apparition du phénomène de vitrification sur les surfaces 16, comme c'est le cas au cours du meulage de substances destinées au meulage de matériaux à envoyer dans l'espace. Comme on peut le noter, nombreux sont les grains abrasifs qui comme les grains peu élevés 10a ne coupent pas du tout et, bien que la plus grande partie de l'abrasif subsiste, le produit abrasif est incapable de remplir sa fonction de meulage. La figure 7 montre l'effet de l'adjuvant de meulage, en ce sens qu'il permet aux grains abrasifs de remplir leur fonction normale de meulage en formant des arêtes
de coupe renouvelées 16a. Il est intéressant de noter que lorsque l'adjuvant de meulage est appliqué sur un abrasif vitrifié tel que représenté sur la figure 6, ce dernier sera ramené à une vie utile et remplira sa fonction de meulage en présence de l'adjuvant de meulage en question et apparaîtra comme représenté sur la figure 7.
Les propritéa thermiques du nitrite de sodium ont été déterminées par analyse thermique différentielle et les résultats obtenus apparaissent sur la figure 8
où la chaleur spécifique en cal/g[deg.]C figure sur l'axe des ordonnées et la température en degrés C figure sur l'axe des abscisses. L'examen du graphique représenté sur la figure 8 indique l'existence de pics de chaleur spécifique en fonction de la température. Il y a une absorption de chaleur à 164[deg.]C au premier pic 23 où un changement de transition d'état solide de second ordre se produit.
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
ment basse pour engendrer des surfaces plus froides,
de façon à assurer l'intégrité de la surface du métal
au cours de l'abrasion, tandis que de la chaleur est absorbée par le nitrite de sodium. Au surplus, le
nitrite de sodium ne se décompose pas à cette température comme l'enseigne la littérature technique, mais demeure à l'état fondu jusqu'à 360[deg.]C avant de se décomposer.
En plus de ce qui précède, on a évalué l'absorption de chaleur par le nitrite de sodium sous
la forme d'enthalpie spécifique en fonction de la température. Le graphique résultant est représenté sur la figure 9 où l'absorption de chaleur peut se lire en ordonnées en cal/g et les températures peuvent se lire en degrés celsius sur l'axe des abscisses. La transition solide de second ordre 21 s'opère à environ 164[deg.]C avec une absorption de chaleur, à partir de la température ambiante, d'approximativement 42 cal/g. Au point de fusion 22, l'absorption totale, à partir de la température ambiante, est d'environ 130 cal/g, cependant que la chaleur latente de fusion est d'environ 55 cal/g.
Il ressort de ces données que, théoriquement, pour chaque gramme de nitrite de sodium appliqué à la surface d'un outil de coupe, comme une courroie enduite d'abrasif (pour obtenir une interface entre les grains abrasifs et la pièce de métal à usiner), le nitrite
de sodium absorbe approximativement 140 calories
à mesure que sa température s'élève de la température ambiante jusqu'à sa température pic de fusion de 360[deg.]C
On a effectué des mesures des températures
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
à une abrasion sans et avec utilisation d'un accélé- rateur de meulage conforme à l'invention contenant
<EMI ID=37.1>
nus indiquaient que la température du métal était abais- sée d'environ 224[deg.]C, parce que le nitrite de sodium avait absorbé une quantité substantielle de la chaleur de friction engendrée au cours de l'abrasion.
Les exemples qui suivent illustrent des adjuvants de meulage fabriqués et utilisés conformément aux principes de la présente invention.
EXEMPLE 1
On a d'abord fait fondre une cire de pétrole possédant une température de fusion d'approximativement
74[deg.]C et on l'a maintenue à une température d'environ 11[deg.]C
<EMI ID=38.1>
on a introduit une proportion choisie de petits granules secs de nitrite de sodium. Le nitrite de sodium se trouvait à la température de la cire fondue et y a été uniformément répartie.
On a laissé le produit ainsi obtenu refroidir
<EMI ID=39.1>
une configuration analogue à celle d'une barre ou d'un bâton, afin de faciliter sa manipulation et son application sur des surfaces. On a ainsi confectionné un certain nombre de barres contenant chacune une proportion pondérale différente de nitrite de sodium, y compris une barre témoin ne contenant pas de nitrite de sodium. Les barres spécifiques fabriquées contenaient des <EMI ID=40.1>
On a réalisé des échantillons supplémentaires d'adjuvant de meulage conforme à la présente invention
en se servant d'autres véhicules ou d'autres matrices
de support, chacun de ces échantillons contenant les. pourcentages susmentionnés de nitrite de sodium, les véhicules ou matrices étant constitués de paraffine ou
cire Mobil 412, 2305, de suif,d'axonge, de graisse,
d'acide stéarique, de cire d'abeilles, de cire de paraffine brute disponible dans le commerce, de produits d'enduction de courroies et de bâtons de graisse.
On a choisi comme pièce à usiner un superalliage à base de nickel typique et représentatif, appelé Waspaloy. Cet alliage se présentait sous la forme d'une
tige d'un diamètre de 6,35 mm. L'abrasif choisi comme produit représentatif était constitué par une courroie enduite, à titre d'abrasif, d'oxyde d'aluminium de calibre 60 lié par une résine, courroie montée sur un disque
ou roue de contact dont la vitesse superficielle atteignait
1829 cm/seconde. La pièce à usiner était fermement montée
de manière à obtenir une pression d'alimentation normale
à l'axe de rotation par charge morte d'environ 1,12 kg/cm .
Initialement, on a évalué une courroie, non
<EMI ID=41.1>
à usiner à une abrasion de manière à lui enlever 9,525 mm * i de matière et en enregistrant la durée nécessaire pour réaliser ce travail. On a ensuite pratiqué un second essai d'abrasion en enlevant 9,525 mm supplé-
<EMI ID=42.1>
obtenir des résultats plus précis et pleins de signification.
On a répété le même mode opératoire pour évaluer tous les véhicules contenant divers pourcentages de nitrite de sodium, y compris le véhicule sans nitrite
(0;5). Avant chaque essai ou passe, on a uniformément enduit la surface de la courroie abrasive constituée d'oxyde d'aluminium de calibre 60 lié à de la résine,. par application manuelle de l'échantillon d'adjuvant de meulage à tester et on a noté la durée nécessaire pour enlever un total de 19,05 mm du Waspaloy. Après l'achèvement de ces expériences extensives, on a constaté que les résultats étaient pratiquement totalement (dans les limites de l'erreur expérimentale) indépendants du véhicule mis en oeuvre.
Cela revient à dire que la durée nécessaire pour procéder à l'abrasion de la pièce à usiner avec n'importe lequel des échantillons ayant le même pourcentage en nitrite de sodium, était environ la même. Le tableau ci-dessous a été dressé avec les résultats provenant de l'utilisation de paraffine 412 Kobil comme véhicule contenant le nitrite de sodium. Les'données ont été transformées en pourcentage de gain de temps attribué à l'emploi de nitrite de sodium, par comparaison au temps nécessaire avec l'emploi d'une courroie non traitée ou d'une courroie ne contenant qu'un véhicule sans nitrite de sodium. On a constaté que la durée moyenne nécessaire pour enlever 19,5 mm de la pièce usinée (4,5 g) pour
la courroie non traitée ou la courroie seulement revêtue du véhicule était de 15,5 minutes.
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
On peut conclure de ce qui précède que même des quantités relativement faibles, de l'ordre de 10%, commencent à faire preuve d'une certaine amélioration
de la vitesse de l'enlèvement du métal par l'emploi de nitrite de sodium. Une amélioration beaucoup plus importante se manifeste pour des proportions de nitrite de sodium supérieures à 20%, bien que l'on ait constaté que lorsque des poudres abrasives ou d'autres matières (dans le véhicule) sont nécessaires pour réaliser une opération de finissage particulière, de faibles pourcentages d'adjuvant allant jusqu'à 10%. étaient intéressants.
L'adjuvant, tel que décrit dans cet exemple,
a été appliqué à d'autres alliages de métaux avec les mêmes résultats. Les vitesses d'enlèvement de métal
ont d'abord été déterminées avec une courroie non traitée par voie externe, disponible dans le commerce, classique et ces résultats ont été comparés aux vitesses obtenues avec des courroies sur lesquelles on avait appliqué l'adjuvant. Les résultats obtenus avec une pièce à usiner constituée d'un alliage de titane (Ti-6Al-4V) et avec un abrasif constitué d'une résine liant du carbure de silicium de calibre 60, la courroie fonctionnant à une vitesse de 1829 cm/seconde et à des pressions de 0,28 et
0.56 kg/cm . sont les suivants.
Les pourcentages d'élévation de l'enlèvement de métal en utilisant une courroie traitée par un adjuvant comportant. à titre de véhicule. 50 grammes de paraffine en mélange à 50 grammes de nitrite de sodium
(NaNOp) . fonctionnant à des pressions respectives de
0.28 et 0.58 kg/cm<2>. par rapport au pourcentage d'enlèvement obtenu avec la courroie non traitée, étaient respectivement de 57 et 98%.
Tous les véhicules énumérés comme étant appropriés doivent posséder nécessairement une caractéristique physique, à savoir l'aptitude d'adhérer à la surface de la surface abrasive se déplaçant rapidement. Bien que des différences discernables dans les résultats aient été constatées avec l'utilisation des divers véhicules, ils ont tous donné une certaine amélioration et, par conséquent, n'importe quel véhicule capable d'adhérer à la surface de la courroie par application directe et possédant un point de fusion convenable peut être utilisé à condition que l'adjuvant puisse y être dispersé. Les véhicules de ce type sont bien connus des techniciens.
EXEMPLE 2
Des essais ont été faits pour préparer des échantillons dans lesquels la teneur en nitrite de
<EMI ID=45.1>
quait de résistance structurale et, par conséquent, on
a fondu du nitrite de sodium pur et on l'a versé dans
un moule en laiton de façon à former une barre. On a frotté la barre sur la surface abrasive d'une courroie
se déplaçant et on a visuellement pu observer que seules les particules plus petites s'accrochaient à la surface, tandis que les particules les plus grandes étaient aisément délogées par la force centrifuge. Pour assurer la retenue des particules, on a revêtu la surface de la courroie comportant le nitrite de sodium de shellac ou
de krylon ou bien on a pulvérisé ces composés sur la courroie en question. En répétant le même procédé d'essai, on a constaté que le pourcentage d'économie de temps n'était que légèrement meilleur seulement à celui obtenu
<EMI ID=46.1>
ment testée.
EXEMPLE 3
On a constaté que le nitrite de sodium fondu possédait une viscosité se rapprochant de celle de
l'eau et, qu'au surplus, il présentait de bonnes
propriétés mouillantes. A cette fin. on a totalement
plongé une meule circulaire vitrifiée ou céramique poreuse chauffée jusqu'à la température de fusion du
nitrite de sodium, dans du nitrite de sodium fondu,
on en a ensuite sorti la meule circulaire en question
et on l'a laissée refroidir et sécher. On a ensuite
utilisé la meule pour meuler de l'acier à outil dans
une meule de surface, sans utiliser de fluide de
meulage. On a réalisé une opération de meulage similaire en appliquant préalablement sur la surface
meuler une barre de nitrite de sodium à 100%. La surface traitée et la meule que l'on avait immergée dans
le nitrite de sodium ont permis d'obtenir une élévation
de plus du double du rapport de meulage, c'est-à-dire
du rapport du poids du métal usé par rapport à l'abrasif usé.
L'examen visuel et les mesures pondérales effectués sur la meule avant et après l'immersion ont
révélé que le nitrite de sodium avait rempli les interstices de la meule circulaire poreuse, en assurant ainsi un apport continu de nitrite de sodium au cours de l'opération de meulage.
<EMI ID=47.1>
On a obtenu des résultats similaires à ceux décrits à l'exemple 3 en plongeant une meule circulaire poreuse pré-chauffée dans une solution aqueuse sur saturée en nitrite de sodium à une température de 129[deg.]C environ.
EXEMPLE 5
On a également découvert que de bons résultats pouvaient être obtenus en formant une
solution aqueuse et de préférence saturée de nitrite
de sodium et en appliquant le liquide au chiffon ou
à la brosse sur la surface abrasive. Cependant, dans ces conditions, un liquide aqueux ou tout autre liqui-
de de faible viscosité n'adhère pas aisément à une surface en déplacement et, par conséquent, il est nécessaire d'ajouter à la solution'un agent épaississant
ou un agent thixotrope. Une matière de ce genre très large-
<EMI ID=48.1>
<EMI ID=49.1>
une silice colloïdale préparée dans un environnement gazeux chaud par hydrolyse en phase vapeur d'un composé de silicium. Il faut noter que l'on peut se procurer de très nombreux agents thixotropes convenables sur le marché et qu'on peut les utiliser au lieu du CAB-0-SIL, à condition qu'ils n'engendrent pas de risques vis-à-vis de la santé et qu'ils n'altèrent pas ou n'affectent pas la pièce à usiner. La seule condition nécessaire est l'addition d'une quantité suffisante de l'agent à la solution pour que le mélange liquide obtenu adhère à la surface abrasive qui se déplace lorsqu'elle y est appliquée comme en étalant le liquide au chiffon ou à la brosse sur la surface de façon à garnir cette dernière d'une mince couche du liquide en question. On peut appliquer le mélange de manière continue ou intermittente si on le souhaite. Un exemple typique est le suivant:
<EMI ID=50.1>
On a d'abord utilisé une courroie non traitée pour enlever de la matière de la pièce à usiner et on a pesé la pièce à usiner à des intervalles de temps égaux pour vérifier le total de matière enlevée. On a répété
<EMI ID=51.1>
que l'on a appliqué une mince couche de liquide de l'adjuvant avant de procéder à l'abrasion. Après 10 minutes, on avait enlevé 6,73 g à l'aide de la courroie "telle que reçue" ou non traitée, tandis que la courroie à laquelle on avait initialement appliqué l'adjuvant enlevait 9,79 g de matière pendant la période de temps identique, le pour-
<EMI ID=52.1>
Bien que le pourcentage de l'agent thixotrope puisse varier entre de sensibles limites, il est économiquement intéressant d'utiliser au moins une proportion de l'agent thixotrope qui donne les résultats satisfaisants. Au surplus, l'adjuvant épaissi peut être appliqué sur l'outil abrasif et on peut ensuite le laisser sécher ou l'introduire dans un four à cette fin.
<EMI ID=53.1>
On a obtenu des résultats analogues lorsque la solution décrite à l'exemple 5 est distribuée par un pulvé-risateur à commande manuelle ou à partir d'une bouteille, comme aussi lorsque le nitrite était directement incorporé à un système d'aérosol.
EXEMPLE 7
On a constaté que le nitrite de sodium était
<EMI ID=54.1>
pas gravement les caractéristiques adjuvantes du produit. le mouillage résultant de l'outil ou de la surface de la pièce à usiner n'est pas satisfaisant. On peut obvier
à ce défaut en prévoyant un enrobage sous forme de pellicule résineuse protectrice qui enveloppe les particules
de l'adjuvant et sert en même temps d'écran de vapeur d'eau.
Divers enrobages de ce type comprennent des résines phénolique, d'acétate, de cellulose et d'urée
qui peuvent constituer des barrières ou écrans vis-à-vis de l'humidité et qui servent au surplus à prolonger la durée de vie en pot et la durée de conservation du produit fini. Dans le cas de meules circulaires vitrifiées poreuses, fabriquées sous des pressions élevées où l'adjuvant serait vaporisé, on peut appliquer l'adjuvant en plongeant la meule usinée soit dans le sel fondu. soit dans une solution qui peut comprendre n'importe quel agent mouillant bien connu destiné à assurer une absorption accrue dans les pores de la meule.
On peut incorporer le nitrite de sodium à la résine dans la couche d'apprêtage d'un abrasif enduit,
ce qui donne également d'excellents résultats.
<EMI ID=55.1>
On mouille une quantité convenable (72 % en poids) de grains abrasifs, par exemple de l'alumine, de furfural dans une chambre de mélange. Dans un
récipient mélangeur séparé, on mélange 9,35% d'une résine de phénol-formaldéhyde, 16.5% de nitrite de
<EMI ID=56.1>
tétramine, jusqu'à l'obtention d'une masse pulvéru- lente homogène sèche. On ajoute lentement le mélange sec aux grains d'abrasif mouillé de furfural tout
en mélangeant le tout, jusqu'à l'obtention d'un mélange granulaire uniforme. On verse le mélange dans
un moule, on le comprime et on le durcit à une température d'environ 177[deg.]C dans le moule.
La meule circulaire ainsi obtenue possédait de meilleures propriétés de meulage par comparaison à une meule similaire dépourvue de nitrite de
sodium.
EXEMPLE 9
L'utilisation d'une quantité efficace supé-
<EMI ID=57.1>
des adjuvants de coupe se traduit par l'obtention d'une vitesse de coup2 améliorée, d'une meilleure durée de
vie de l'outil et d'une meilleure protection de la pièce à usiner, ainsi que le montre l'exemple suivant:
On a ajouté environ 40% en poids de nitrite de sodium finement pulvérisé à une huile de coupe classique et on a utilisé l'huile ainsi traitée pour lubrifier une mèche de 12.7 mm au cours du forage d'acier inoxydable 304 d'une épaisseur de 12,7 mm également. On a appliqué l'huile de coupe classique et on a augmenté la pression jusqu'au point où les tournures du métal étaient bleues et où les trous forés étaient rayés. L'emploi de la même huile de coupe contenant l'adjuvant à la même pression et à la même vitesse n'a ni provoqué l'apparition d'une couleur dans le métal ni rayé les trous. Le métal enlevé sous emploi de l'adjuvant ne présentait pas de coloration due à une surchauffe.
EXEMPLE 10
On a démontré que l'on pouvait incorporer du NaN02 à une courroie comportant un enduit abrasif. sous la forme d'un revêtement de super-apprêtage, donnant des enduits flexibles présentant des caractéristiques de meulage améliorées.
On a préparé le revêtement en mélangeant une résine phénolique et un véhicule constitué d'un mélange pour caoutchouc néoprène (1/1), à une quantité
<EMI ID=58.1>
le revêtement pouvait être étalé uniformément à la brosse sur la courroie. Après séchage à 93[deg.]C environ pendant
2 minutes et à la température ambiante pendant un jour.
<EMI ID=59.1>
couche de super-apprêtage séchée et représentait 0.011 g/cm<2>.
Les essais effectués en triple. dans des conditions identiques, ont été effectués sur un Waspaloy
soumis à une abrasion à l'aide d'une courroie telle que reçue, à l'aide d'une courroie pourvue d'un super-apprêt, tel que préparé ci-dessus, et d'une courroie de première qualité disponible dans le commerce contenant du fluorure dans la couche de super-apprêtage. On a effectué des comparaisons avec des abrasions de 6 minutes chacune, montrant
<EMI ID=60.1>
appliqués sur des courroies normales donnaient un accrois-sement de l'enlèvement de métal de 140% par rapport aux courroies normales telles que reçues. Au surplus, ce revêtement de super-apprêtage a encore élevé de
<EMI ID=61.1>
lité disponible dans le commerce contenant des fluorures dans sa couche de super-apprêtage.
EXEMPLE 11
L'effet du calibre des particules du NaN02, incorporé dans un adjuvant de meulage appliqué par la voie externe à des courroies abrasives, a été évalué pour deux calibres moyens. A l'état de libre écoulement du NaN02' normalement obtenu à partir de sources industrielles, la granulométrie moyenne était d'envi-
<EMI ID=62.1>
tamisage. Pour fabriquer une barre d'adjuvant de meulage avec une suspension uniforme, on a préparé un mélange
<EMI ID=63.1>
fondue et de 1% d'agent épaississant ."CAB-0-SIL".
On a coulé ce produit en barres dans un moule en laiton. Après broyage du NaN02 au broyeur à boulets, si bien qu'il présentait une granulométrie moyenne d'environ 100 �
(microns), on a réalisé un adjuvant de meulage en barre solide de la manière décrite plus haut, sauf qu'il n'était pas nécessaire d'ajouter d'agent épaississant. En raison du calibre plus fin des particules, on a constaté qu'il n'y avait pas de dépôt perceptible dans la cire fondue
et que cette barre solide d'adjuvant de meulage présentait une bonne adhérence sur une courroie en mouvement d'oxyde d'aluminium R/B 60X à 1829 cm/seconde.
On a effectué des essais d'abrasion de métal comparatifs sur du Waspaloy dans des conditions identiques. L'amélioration de l'enlèvement de métal dans l'espace de 5 minutes. en utilisant l'adjuvant conte-
<EMI ID=64.1>
était de 36% par rapport à la courroie telle que reçue. A la suite de l'utilisation de l'adjuvant contenant du
<EMI ID=65.1>
on a constaté que l'amélioration était de 49% par rapport au résultat obtenu par la courroie telle que reçue. Au cours de cet essai, les particules de très fin calibre présentaient une surface environ seize fois supérieure à celle des particules plus grosses et ont accru
<EMI ID=66.1>
de métal supplémentaire au cours du même intervalle de temps.
EXEMPLE 12
On a démontré l'efficacité de l'emploi d'un
<EMI ID=67.1>
comme adjuvant de meulage, en réalisant des essais d'abrasion. On a utilisé et évalué les différents procédés de préparation.
Un simple mélange mécanique des sels dans
les proportions susmentionnées a été obtenu à l'aide
d'un mortier et d'un pilon et a incorporé le mélange ainsi obtenu à un véhicule constitué par une cire microcristalline (55% de sels et 45% de véhicule, ainsi que
1% de CAB-0-SIL). On a appliqué l'adjuvant ainsi obtenu sur la surface d'une courroie abrasive et on a utilisé cette courroie pour meuler du Waspaloy. L'amélioration obtenue après 10 minutes d'essai avec cet adjuvant, attei-gnait 44% par rapport au résultat obtenu avec la courroie telle que reçue.
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
149[deg.]C, puis coulé, refroidi et broyé en se servant
d'un mortier et d'un pilon. Après l'incorporation du produit ainsi broyé à une barre d'adjuvant de meulage, réalisée de la manière décrite immédiatement ci-dessus, on a évalué l'abrasion que cette barre permettait de réaliser dans les mêmes conditions d'essai. L'amélioration obtenue dans ce cas-ci atteignait 84% par rapport aux résultats atteints avec la courroie telle que reçue.
Etant donné que ce mélange eutectique fond
à une température inférieure à celle du plomb utilisé, dans des meules circulaires à noyau de plomb, il peut être utilisé pour imprégner des meules circulaires vitrifiées sans rééquilibrage, simplement en plongeant les meules dans la solution eutectique à une température
de 149[deg.]C.
On a constaté que le mélange eutectique de nitrite de sodium (40%), de nitrate de potassium (53%)
et de nitrate de sodium (7%) donnait des résultats similaires, que ce mélange demeurait en phase liquide sur une large plage de températures s'étendant d'envi-
i
ron 143 à 594[deg.]C et qu'en phase liquide, il possédait
une chaleur spécifique élevée d'environ 0,35 calorie par gramme par degré C.
EXEMPLE 13
Les effets de la réduction de la température sensible à la surface d'un métal, au cours de l'abrasion, ont été mesurés de manière expérimentale. On définit la température sensible comme étant la température mesurée avec des thermocouples chromel-alumel de calibre 30,noyés en un endroit constant dans le métal au moment où les grains abrasifs coupent à travers
<EMI ID=70.1>
un instrument du type Azor L et N avec une vitesse
du papier de 183 cm/minute et en indiquant l'effet Seebeck (converti par calibrage en degrés C). Dans chaque cas, le thermocouple était logé au milieu d'une tige ronde de Waspaloy de 6,35 mm à 6,35 mm de la surface au début de l'abrasion.
Les états superficiels de la courroie étaient I : état tel que reçu; II : chauffée avec un bâton
<EMI ID=71.1>
revêtement de super-apprêtage fin et séché sur la courroie, revêtement contenant 77,5% de NaN02, soit 0,0122 g/cm<2> de NaN02; et IV : chauffée avec un bâton de cire molle vendue dans le commerce à titre d'adjuvant de meulage.
Les résultats de ces essais apparaissent dans
le tableau qui suit montrant les diminutions importantes des températures sensibles en utilisant les adjuvants de meulage conformes à l'invention. Par exemple, il a été possible d'obtenir une diminution de la température sensible d'environ 336[deg.]C, au cours de cet essai, lorsque la quantité la plus concentrée de NaN02 existait à la surface de la courroie.
<EMI ID=72.1>
<EMI ID=73.1>
EXEMPLE 14
Lorsque des revêtements de l'adjuvant préparés avec de la cire Mobil 412 et d'autres paraffines, suifs, etc, ont été uniformément enduits sur un abrasif enduit à base d'oxyde d'aluminium n[deg.] 60, <EMI ID=74.1>
cependant, on a observé que l'adjuvant préparé avec la paraffine 412 Mobil, etc, n'était pas aussi rela-
tivement efficace sur les calibres supérieurs, comme
l'oxyde d'aluminium n[deg.] 36. Des études quantitatives
ont révélé que la raison en résidait dans le fait
que la paraffine 412 Mobil était trop dure et manquait d'adhérence suffisante et que les gros grains des
courroies avec des' grains du calibre supérieur se détachaient de la matrice relativement dure et cassante
et que peu d'adjuvant seulement s'attachait à la
courroie de calibre n[deg.] 36.
L'exemple qui suit montre le pourcentage
de matière appliquée qui a réellement adhéré à une
courroie d'oxyde d'aluminium de calibre n[deg.] 36, avec
une teneur croissante en nitrite:
EXEMPLE :
<EMI ID=75.1>
<EMI ID=76.1>
Bien que les données figurant dans le tableau immédiatement ci-dessus indiquent des taux d'enlèvement de métal sensiblement élevés avec des pourcentages accrus de nitrite, cet exemple montre également que moins de matière adhère à l'abrasif, étant donné que le pourcentage d'accroissement de nitrite rend l'utilisation
de l'adjuvant très coûteuse et impraticable sur les calibres d'abrasifs Les plus gros.
Lorsque l'on a substitué de la cire microcristalline 2305 Mobil, à savoir une matière visqueuse,
<EMI ID=77.1>
accru du double. D'autres matières cireuses molles ont été utilisées, comme la cire de paraffine brute, en obtenant des résultats analogues. Cependant, certaines de ces autres matières sont d'application limitée, parce qu'elles contiennent du soufre, qui peut être un poison pour certains alliages destinés à être propulsés dans l'espace ou certaines résines et gommes insolubles qui sont difficiles à éliminer du métal après meulage et gênent la soudure, 1'électro-déposition, etc.
L'une des matières à matrice les plus satisfaisantes était constituée par de la cire paraffinique modifiée à la vaseline présentant une adhérence élevée vis-à-vis des surfaces d'abrasifs enduits, possédant
une teneur minimale en soufre, en gomme et en résine
et une bonne solubilité à faible température dans
des agents de nettoyage de métaux à base de solvants disponibles dans le commerce.
L'adjuvant convenant pour être appliqué
sur un abrasif à gros grains a été appliqué au meulage
de nombreux métaux en donnant des résultats uniformément favorables sur une courroie abrasive à grains
grossiers et fins.
De nombreux essais effectués avec du nitrate
de sodium ont montré des résultats similaires à ceux
obtenus avec le nitrite de sodium, en n'étant cependant
pas aussi favorables. D'autres essais réalisés avec
du nitrate de potassium se sont également révélés efficaces, bien que les résultats obtenus dans ce cas n'étaient pas aussi favorables que ceux obtenus avec le nitrite
de sodium.
Des essais réalisés avec des mélanges de granules de ces composés ont donné des résultats favorables
avec des durées de meulage moins élevées que celles né- cessaires avec le nitrate de potassium, mais cependant
plus longues que celles nécessaires avec le nitrite de
1 sodium.
<EMI ID=78.1>
nitrite de sodium et de 55% de nitrate de potassium.
<EMI ID=79.1>
un eutectique possédant un point de fusion d'environ
143[deg.]C.
On a broyé le mélange eutectique refroidi
et ses performances à titre d'adjuvant de meulage avoisinaient : étroitement celles du nitrite de sodium.
Le point de fusion eutectique moins élevé est particulièrement intéressant pour imprégner des
<EMI ID=80.1>
tures supérieures à 143[deg.]C. La température moins élevée
<EMI ID=81.1>
de sodium, permet l'imprégnation de meules circulaires fabriquées équipées de noyaux de plomb, sans fusion
de ces noyaux.
L'utilisation des eutectiques à faible
point de fusion permet la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention par des distributeurs industriels, de meules circulaires, comme service à rendre à leurs clients et, également, par un grand nombre de consommateurs industriels de meules circulaires vitrifiées qui peuvent souhaiter imprégner leurs meules vitrifiées dans leurs installations, sans_qu'il soit nécessaire de fabriquer de nouveaux noyaux, de procéder à un nouvel équilibrage, etc.
<EMI ID=82.1>
et absorbent l'humidité atmosphérique, une pulvérisation d'un vernis à base de krylon ou d'un revêtement formant
écran similaire maintient les meules traitées sèches.
On a effectué des rechercha en utilisant
d'autres composés chimiques exempts d'halogènes et de
<EMI ID=83.1>
et inférieurs à 538[deg.]C et des températures de dissociation
<EMI ID=84.1> et une chaleur latente de fusion relativement élevée, supérieure à 10 cal/g, avec un accroissement notable des vitesses ou taux d'élimination du métal et un sensible abaissement de la température de la pièce à usiner, de la manière suivante:
<EMI ID=85.1>
pesant 2.65 g à l'aide d'une courroie de grain n[deg.] 60 et on a mesuré la durée de coupe. Tous les échantillons d'adjuvant ont été préparés en utilisant une cire
<EMI ID=86.1>
sel. La durée de meulage et la vitesse de l'enlèvement du métal figurent dans le tableau qui suit:
<EMI ID=87.1>
� pour comparaison
De ces résultats ainsi que d'un passage en
revue des propriétés physiques d'autres composés chimiques, on a conclu que l'on pouvait substituer d'autres composés
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
sodium, comme adjuvant de meulage et de coupe, à condition qu'ils ne soient ni explosifs, ni inflammables dans les conditions d'utilisation et qu'ils satisfassent à la condition définie au paragraphe précédent de posséder une chaleur