CA2164613A1 - Meules super abrasives - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une meule super abrasive à base de particules très dures et d'un agglomérant à matrice métallique, comprenant des adjuvants "porogènes", notamment sous la forme de billes creuses en céramique. Elle s'applique notamment à l'usinage ou la rectification d'articles en verre, notamment au meulage des bords de feuilles de verre.
Description
2~4613 WO 95/27592 PCT/FR9S/~ 2 I
MEULES SUPER ABRASiVES
La présente invention concerne des meules dites super-abrasives .
s Sont désignées sous ce terme des meules à très haut pouvoir abrasif, à base de particules abrasives très dures, notamment en diamant ou en nitrure de bore cubique, et d'un agglomérant qui permet de retenir, de maintenir en place ces particules.
Cet agglomérant peut être de trois types: il peut s'agir d'une résine, o notamment une résine polyimide ou phénolique. Il peut également s'agir d'un agglomérant vitrifié, sous la forme d'une matrice céramique du genre alumine, alumine-silice ou carbure-silice. L'agglomérant peut aussi être à base d'une matrice métallique, et c'est à ce troisième type d'agglomérant que l'invention s'intéresse plus particulièrement, car il présente une résistance mécanique 5 particulièrement avantageuse .
Une difficulté constante du processus de meulage est de bien évacuer les poussières ou autres produits de rejet générés par l'opération. Pour ce faire, un médium, en général de l'eau, est envoyé en direction de la meule afin d'entraîner ces poussières et aussi, bien sûr, de refroidir la meule. Toutefois,20 la meule attaquant simultanément toute une portion de la surface de l'articletraité, le liquide de refroidissement a du mal à progresser vers toute la portion en cours de traitement. Il se produit alors une certaine accumulation des rejets. Dans le cas du traitement d'articles en verre par exemple, le meulage s'accompagne ainsi systématiquement de la formation d'une couche de pâte - 2s de verre qui tend à s'opposer à l'action de la meule et ralentit l'opération de - meulage en obligeant à opérer en plusieurs passes.
- - - La présente invention a pour but un type amélioré de meules super-abrasives à agglomérant à matrice métallique permettant une meilleure gestion du problème des poussières et autres rejets.
L'invention a pour objet une meule super-abrasive à base de particules abrasives très dures du type diamant ou nitrure de bore cubique et d'un W0 95/27592 PCT/~1~95/00 1~2 agglomérant à matrice métallique, et qui contient en outre des adjuvants dits porogènes >~. Sous ce terme, on comprend des adjuvants qui ont pour fonction de créer une certaine porosité au sein de l'agglomérant de la meule.
Jusque-là, on avait au contraire plutôt tendance à utiliser des s agglomérants métalliques le plus denses possible, ceci pour chercher à ralentir au mieux l'érosion de la meule. Or, il s'est avéré, de manière surprenante, qu'il était en fait tout-à-fait avantageux d'avoir un certain taux de porosité dans la matrice métallique de l'agglomérant, car cette porosité améliorait très significativement les problèmes d'accumulation de déchets lors du meulage o précédemment mentionné, et parvenait même à augmenter la durée de vie de la meule.
Ces adjuvants porogènes sont à choisir en fonction du procédé de fabrication des meules. En particulier, ils doivent pouvoir supporter la pression et la température adéquate. C'est la raison pour laquelle on utilise de préférence des adjuvants sous forme de billes creuses en céramique, notamment à base d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium comme 1' alumine ou la mullite. La mullite est un silicate d'aluminium du type 2SiO2-3AI203. Ces billes sont avantageusement choisies avec un diamètre extérieur entre 1 micron et 3 mm, notamment entre 100 microns et 1 mm. Ses parois ont de préférence une épaisseur comprise entre 2 et 8, notamment entre 4 et 6 micromètres .
On ajoute, de préférence, ces adjuvants porogènes à la meule dans une proportion de 1 à 80 % du volume total de la meule, notamment entre 5 et 50 %, ou d'environ 30 % dudit volume.
Le mode de fonctionnement de ces adjuvants porogènes est le suivant : Au fur et à mesure que la meule s'use, les billes creuses qui se retrouvent à
Ia surface se cassent et la surface de la meule devient alors grélée; la pâte de- verre peut alors s'accumuler dans ces creux sans géner la progression dumeulage. De pJus, le liquide de refroidissement peut progresser de facon continue à l'interface entre la meule et l'article traité et ainsi pénétrer jusqu'au fond de ces creux, chasser la pâte de verre - ou tout autre type de poussière -wo 9s/27592 2 1 6 4 ~ ~ 3 PCT/~5,~^~62 qui est ainsi évacuée pour enfin être renvoyée par le fond de chaque creux formé par une bille.
D'autre part, le liquide de refroidissement agit ainsi sur une surface beaucoup plus importante que la seule surface de la bande de la meule s abrasive, permettant un refroidissement direct sur une profondeur de l'ordre du diamètre des billes, ce qui augmente d'autant l'efficacité du refroidissement et ralentit de ce fait l'usure de la meule.
On comprend donc qu'une grande finesse de paroi des billes creuses est avantageuse, dans la mesure où elle facilite leur casse, ce que l'on o recherche en premier lieu dans l'invention. Le taux de billes dans la meule est à moduler en fonction du type d'articles qu'il faudra meuler.
En ce qui concerne la matrice métallique de l'agglomérant, on peut la choisir en fonction des applications auxquelles est destinée la meule. Le cobaltest largement utilisé, mais également le bronze, I'argent qui présente la 1S particularité d'être relativement ductile, le fer ou le cuivre.
On peut adjoindre à cette matrice différents additifs, notamment comme le carbure de tungstène, afin d'augmenter la résistance à l'érosion de la meule.
En ce qui concerne les particules abrasives de la meule, elles correspondent de préférence à 5 à 60 % du volume total de la meule, notamment de 10 à 30 % dudit volume. Elles peuvent se présenter sous forme arrondie ou sous forme d'aiguilles. On évalue leur taille à l'aide d'un code normalisé des fabricants européens d'abrasifs appelé code FEPA: ici, on choisit une taille de grain selon ce code entre 4 et 1182, ce qui correspond à
un diamètre moyen de particule de 4 microns à 1,100 mm. De préférence, on choisit une taille de grain entre 40 et 90. Là encore, tout dépend de - I'utilisation future de la meule, des particules abrasives les plus fines - permettant d'obtenir l'état de surface de la pièce à meuler le plus poli.
- . . .. .
- On utilise avantageusement la meule selon l'invention pour l'usinage ou 30 la rectification d'articles en verre, notamment pour le meulage des bords de feuilles de verre.
Un exemple de meule selon l'invention se réalise de la manière suivante : une meule est fabriquée selon les modes de fabrication connus avec 15 %
en volume de particules en diamant de taille de grain 91, et 30 % en volume de billes creuses de mullite de diamètre extérieur d'environ 0, 5 mm et 5 d'épaisseur de paroi d'environ 5 micromètres, avec un agglomérant en cobalt.
Les résultats sont probants: le meulage des bords de feuilles de verre est facilité par une meilleure évacuation des déchets, un meilleur refroidissement de la meule entraînant en outre une augmentation de la durée de vie de la meule de près de 30 % par rapport à une meule similaire sans billes d'alumine.
.
-. . . . . .
MEULES SUPER ABRASiVES
La présente invention concerne des meules dites super-abrasives .
s Sont désignées sous ce terme des meules à très haut pouvoir abrasif, à base de particules abrasives très dures, notamment en diamant ou en nitrure de bore cubique, et d'un agglomérant qui permet de retenir, de maintenir en place ces particules.
Cet agglomérant peut être de trois types: il peut s'agir d'une résine, o notamment une résine polyimide ou phénolique. Il peut également s'agir d'un agglomérant vitrifié, sous la forme d'une matrice céramique du genre alumine, alumine-silice ou carbure-silice. L'agglomérant peut aussi être à base d'une matrice métallique, et c'est à ce troisième type d'agglomérant que l'invention s'intéresse plus particulièrement, car il présente une résistance mécanique 5 particulièrement avantageuse .
Une difficulté constante du processus de meulage est de bien évacuer les poussières ou autres produits de rejet générés par l'opération. Pour ce faire, un médium, en général de l'eau, est envoyé en direction de la meule afin d'entraîner ces poussières et aussi, bien sûr, de refroidir la meule. Toutefois,20 la meule attaquant simultanément toute une portion de la surface de l'articletraité, le liquide de refroidissement a du mal à progresser vers toute la portion en cours de traitement. Il se produit alors une certaine accumulation des rejets. Dans le cas du traitement d'articles en verre par exemple, le meulage s'accompagne ainsi systématiquement de la formation d'une couche de pâte - 2s de verre qui tend à s'opposer à l'action de la meule et ralentit l'opération de - meulage en obligeant à opérer en plusieurs passes.
- - - La présente invention a pour but un type amélioré de meules super-abrasives à agglomérant à matrice métallique permettant une meilleure gestion du problème des poussières et autres rejets.
L'invention a pour objet une meule super-abrasive à base de particules abrasives très dures du type diamant ou nitrure de bore cubique et d'un W0 95/27592 PCT/~1~95/00 1~2 agglomérant à matrice métallique, et qui contient en outre des adjuvants dits porogènes >~. Sous ce terme, on comprend des adjuvants qui ont pour fonction de créer une certaine porosité au sein de l'agglomérant de la meule.
Jusque-là, on avait au contraire plutôt tendance à utiliser des s agglomérants métalliques le plus denses possible, ceci pour chercher à ralentir au mieux l'érosion de la meule. Or, il s'est avéré, de manière surprenante, qu'il était en fait tout-à-fait avantageux d'avoir un certain taux de porosité dans la matrice métallique de l'agglomérant, car cette porosité améliorait très significativement les problèmes d'accumulation de déchets lors du meulage o précédemment mentionné, et parvenait même à augmenter la durée de vie de la meule.
Ces adjuvants porogènes sont à choisir en fonction du procédé de fabrication des meules. En particulier, ils doivent pouvoir supporter la pression et la température adéquate. C'est la raison pour laquelle on utilise de préférence des adjuvants sous forme de billes creuses en céramique, notamment à base d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium comme 1' alumine ou la mullite. La mullite est un silicate d'aluminium du type 2SiO2-3AI203. Ces billes sont avantageusement choisies avec un diamètre extérieur entre 1 micron et 3 mm, notamment entre 100 microns et 1 mm. Ses parois ont de préférence une épaisseur comprise entre 2 et 8, notamment entre 4 et 6 micromètres .
On ajoute, de préférence, ces adjuvants porogènes à la meule dans une proportion de 1 à 80 % du volume total de la meule, notamment entre 5 et 50 %, ou d'environ 30 % dudit volume.
Le mode de fonctionnement de ces adjuvants porogènes est le suivant : Au fur et à mesure que la meule s'use, les billes creuses qui se retrouvent à
Ia surface se cassent et la surface de la meule devient alors grélée; la pâte de- verre peut alors s'accumuler dans ces creux sans géner la progression dumeulage. De pJus, le liquide de refroidissement peut progresser de facon continue à l'interface entre la meule et l'article traité et ainsi pénétrer jusqu'au fond de ces creux, chasser la pâte de verre - ou tout autre type de poussière -wo 9s/27592 2 1 6 4 ~ ~ 3 PCT/~5,~^~62 qui est ainsi évacuée pour enfin être renvoyée par le fond de chaque creux formé par une bille.
D'autre part, le liquide de refroidissement agit ainsi sur une surface beaucoup plus importante que la seule surface de la bande de la meule s abrasive, permettant un refroidissement direct sur une profondeur de l'ordre du diamètre des billes, ce qui augmente d'autant l'efficacité du refroidissement et ralentit de ce fait l'usure de la meule.
On comprend donc qu'une grande finesse de paroi des billes creuses est avantageuse, dans la mesure où elle facilite leur casse, ce que l'on o recherche en premier lieu dans l'invention. Le taux de billes dans la meule est à moduler en fonction du type d'articles qu'il faudra meuler.
En ce qui concerne la matrice métallique de l'agglomérant, on peut la choisir en fonction des applications auxquelles est destinée la meule. Le cobaltest largement utilisé, mais également le bronze, I'argent qui présente la 1S particularité d'être relativement ductile, le fer ou le cuivre.
On peut adjoindre à cette matrice différents additifs, notamment comme le carbure de tungstène, afin d'augmenter la résistance à l'érosion de la meule.
En ce qui concerne les particules abrasives de la meule, elles correspondent de préférence à 5 à 60 % du volume total de la meule, notamment de 10 à 30 % dudit volume. Elles peuvent se présenter sous forme arrondie ou sous forme d'aiguilles. On évalue leur taille à l'aide d'un code normalisé des fabricants européens d'abrasifs appelé code FEPA: ici, on choisit une taille de grain selon ce code entre 4 et 1182, ce qui correspond à
un diamètre moyen de particule de 4 microns à 1,100 mm. De préférence, on choisit une taille de grain entre 40 et 90. Là encore, tout dépend de - I'utilisation future de la meule, des particules abrasives les plus fines - permettant d'obtenir l'état de surface de la pièce à meuler le plus poli.
- . . .. .
- On utilise avantageusement la meule selon l'invention pour l'usinage ou 30 la rectification d'articles en verre, notamment pour le meulage des bords de feuilles de verre.
Un exemple de meule selon l'invention se réalise de la manière suivante : une meule est fabriquée selon les modes de fabrication connus avec 15 %
en volume de particules en diamant de taille de grain 91, et 30 % en volume de billes creuses de mullite de diamètre extérieur d'environ 0, 5 mm et 5 d'épaisseur de paroi d'environ 5 micromètres, avec un agglomérant en cobalt.
Les résultats sont probants: le meulage des bords de feuilles de verre est facilité par une meilleure évacuation des déchets, un meilleur refroidissement de la meule entraînant en outre une augmentation de la durée de vie de la meule de près de 30 % par rapport à une meule similaire sans billes d'alumine.
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Claims (10)
1. Meule super-abrasive à base de particules abrasives très dures du type diamant ou nitrure de bore cubique, et d'un agglomérant à matrice métallique, caractérisée en ce qu'elle contient également des adjuvants porogènes .
2. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que les adjuvants porogènes sont des billes creuses en céramique, notamment en alumine ou en mullite.
3. Meule selon la revendication 2, caractérisée en ce que les billes creuses ont un diamètre extérieur compris entre 1 micron et 3 mm, notamment entre 100 microns et 1 mm.
4. Meule selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les billes creuses ont une paroi d'épaisseur comprise entre 2 et 8, notamment entre 4 et 6 micromètres .
5. Meule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les adjuvants porogènes sont ajoutés à raison d'un volume de 1 à
80 % du volume total de la meule, notamment entre 5 et 50 %, par exemple environ 30 % dudit volume.
80 % du volume total de la meule, notamment entre 5 et 50 %, par exemple environ 30 % dudit volume.
6. Meule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matrice métallique de l'agglomérant est choisie en au moins un des métaux suivants: bronze, argent, cobalt, fer, cuivre.
7. Meule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'agglomérant à matrice métallique contient au moins un additif, notamment du type carbure de tungstène.
8. Meule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules abrasives correspondent à 5 à 60 % du volume total de la meule, notamment à 10 à 30 % dudit volume.
9. Meule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules abrasives sont sous forme arrondie ou sous forme d'aiguilles, avec une taille de grain compris entre 4 et 1182, notamment d'environ 40 à 90 en code normalisé FEPA.
10. Utilisation de la meule selon l'une des revendications précédentes à
l'usinage ou la rectification d'articles en verre, notamment au meulage des bords de feuilles de verre.
l'usinage ou la rectification d'articles en verre, notamment au meulage des bords de feuilles de verre.
Applications Claiming Priority (3)
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PCT/FR1995/000462 WO1995027592A1 (fr) | 1994-04-12 | 1995-04-11 | Meules super abrasives |
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ID=9461994
Family Applications (1)
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