Outil abrasif, notamment meule de rectification, et procédé de fabrication de cet outil La présente invention concerne un outil abrasif notamment une meule de rectification, et un procédé de fabrication de cet outil.
Un grand nombre d'outils abrasifs comprennent habituellement une masse de grains abrasifs indivi- duels, tassés de façon dense, liés les uns, aux autres par une matière céramique moulée et cuite ou un agent de liaison à base de résine. Ces outils abrasifs sont notoirement difficiles à fabriquer et nécessitent une mise en place très, minutieuse de la matière abra sive granulaire et habituellement des périodes de cuis son assez longues.
Ces outils abrasifs sont assez fra giles et doivent être manipulés avec soin et nécessi tent également, dans le cas où ils constituent des meules, un dressage ou rhabillage fréquent pour assu rer le maintien, d'une coupe uniforme. Les meules qui sont capables d'une action de coupe rapide ne sont pas susceptibles de produire simultanément un fini de surface présentant la qualité fréquemment souhaitée.
On a proposé jusqu'à présent des outils sous forme de tampons de polissage, etc., dans lesquels sont incorporés non seulement des agents de net toyage, mais également des matières de polissage dans une masse de matière élastomère, par exemple du caoutchouc à la fois naturel et synthétique, et de diverses résines synthétiques. Toutefois, dans ces pro duits précédemment connus, la matrice ou matière de liaison a été généralement de nature molle et élas- tique comme une éponge.
Par conséquent, bien qu'ils conviennent pour une opération de nettoyage et de polissage, les outils ainsi fabriqués manquent totale ment de stabilité de dimension et de rigidité qui sont nécessaires pour une meule abrasive.
L'outil abrasif, notamment une meule de rectifi cation, que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un corps en résine et un abrasif granulaire dispersé uniformément dans cette der- nière, les grains de l'abrasif étant espacés légèrement les uns des, autres,
la résine présentant une ténacité telle qu'elle cède élastiquement et localement à la pression pour permettre un léger mouvement local et individuel des grains placés sur la face de l'outil par rapport aux autres grains adjacents de ladite face,
l'ensemble dudit corps étant suffisamment rigide pour soutenir la face d'abrasion dudit outil pour fournir une coupe de profondeur déterminée et précise, le fait que la résine cède élastiquement et localement sur la face de l'outil étant suffisante pour assurer un réajustement de la position des grains,
individuels fai sant saillie de façon excessive sur ladite face pour amener lesdits grains pratiquement dans le même plan que les autres grains adjacents dans la face de l'outil en contact de pression avec la pièce à usiner, de sorte que la poussée exercée par la pièce à usiner est supportée pratiquement par tous les grains de ladite face,
ce qui permet simultanément un usinage profond et précis dans la pièce grâce à ladite face tout en produisant un fini relativement lisse sur celle-ci et sans arracher prématurément les grains qui font sail lie de façon excessive sur ladite face.
L'invention comprend également le procédé de fabrication de cet outil, procédé qui est caractérisé en ce qu'on forme un corps uniforme avec des grains abrasifs venant pratiquement en contact les uns avec les autres et présentant un liant résineux liquide dans les interstices compris entre les grains abrasifs,
en ce qu'on forme un grand nombre de petites cellules de gaz dans ce liant interstitiel de façon, à séparer légè rement et uniformément les grains abrasifs les, uns des autres, et en ce qu'on solidifie l'outil composite ainsi obtenu pour former un corps rigide cellulaire unitaire.
Le dessin, annexé illustre une mise en oeuvre du procédé de fabrication que comprend l'invention et représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes d'un outil abrasif constituant une meule.
La fig. 1 est une élévation schématique, en partie en coupe transversale, d'un. moule circulaire monté sur un plateau ou centrifugeuse et destiné à pro duire une meule rotative ; la fig. 2 est une vue analogue à celle de la fig. 1 mais représentant un autre stade du procédé ; la fig. 3 est une coupe verticale représentant un stade ultérieur du procédé;
la fig. 4 est une coupe verticale à travers le moule fermé au cours du stade de gonflement et dé gélifi- cation ou de fixation<B>;</B> la fig. 5 représente une meule obtenue suivant le procédé représenté sur les fig. 1 à 4 inclus ;
la fig. 6 représente une forme d'exécution de l'ou til abrasif constituant une meule analogue à celle de la fig. 5, mais présentant des plaques de face appro priées moulées sur cette dernière ; la fig. 7 est une coupe transversale suivant la ligne 7-7 de la fig. 6 ;
la fig. 8 est un schéma à plus grande échelle indi quant l'agencement des grains abrasifs et de la résine liante au cours de la centrifugation initiale ; et la fig. 9 est une vue grossie analogue à celle de la fig. 8, mais représentant la relation et la forme des grains et du liant après l'opération de gonflement.
Une mise en #uvre du procédé que comprend la présente invention sera décrite en premier lieu, en se référant aux figures ci-dessus. Il est évident qu'on peut avoir recours comme liant à diverses composi tions classiques, par exemple à base de résines phé nolique, époxy, de caoutchouc naturel, de polyiso- prène, de butadiène-styrène, de butadiène-acryloni- trile et de chlorure de polyvinyle.
Les. compositions au polyuréthane, constituent la matrice ou matière de liaison préférée. <I>Mise en</I> ceuvre <I>du procédé de fabrication</I> On peut incorporer la matière abrasive dans le mélange de constituants de polyuréthane qui n'a pas réagi ou qui n'a que partiellement réagi, puis ache ver la réaction dans un moule approprié pour for mer l'outil abrasif voulu.
On incorpore habituelle ment un agent moussant dans le mélange de façon sensiblement simultanée à l'incorporation de la ma tière abrasive, et le gonflement qui se produit pendant le durcissement de la résine aide à fournir une répar tition uniforme des grains abrasifs dans la masse résineuse et à maintenir les grains en suspension avant la solidification. En outre,
le durcissement ra pide du polyuréthane empêche les grains de se déposer après qu'ils ont été correctement disposes.
Toutefois, dans la production de nombreux types d'outils abrasifs, tels que des roues abrasives d'un type nouveau, il est préférable d'avoir recours à un procédé du type représenté sur les fig. 1 à 4 inclus. Sur le dessin, un moule annulaire 1 est représenté comme ayant sa base 2 encastrée dans un plateau 3 destiné à être mis en rotation autour de son axe ver tical par un ensemble à roue hélicoïdale 4 commandé par un moteur électrique 5.
Le moule est muni d'une plaque de couverture amovible 6 présentant une ou verture centrale par laquelle fait saillie un bout d'ar bre axial 7 présentant une portion d'extrémité externe de plus petit diamètre filetée 8.
Au cours du stade initial du procédé, on verse une quantité mesurée de la résine fluide, telle que les constituants de polyuré- thane, à partir d'un réservoir supérieur 9 dans l'ou verture centrale 10 de la plaque de couverture 6 du moule et le plateau 3 est mis en rotation pour provo quer l'écoulement de la résine radialement vers l'exté rieur et son accumulation dans la portion radialement externe du moule, comme représenté en 11.
De cette façon, on peut remplir la moitié radialement externe du moule.
En se référant maintenant à la fig. 2 qui repré sente une opération ultérieure au même poste, on peut verser ensuite une quantité mesurée dé matière abrasive granulaire à partir d'une trémie 12 dans le moule rotatif et sous l'influence de la force centri fuge ;
cette matière abrasive s'écoule -radialement vers l'extérieur dans la résine précédemment déposée, à travers laquelle elle se déplace jusqu'à la périphérie radialement externe de la cavité du moule, en s'accu- mulant dé façon uniforme dans une région circonfé- rentielle radialement externe 13, une quantité relati vement faible de la résine remplissant les interstices compris entre les grains: abrasifs.
Au cours du stade suivant de l'opération, au même poste, on peut verser de nouveau de la résine dans la région centrale du moule comme représenté sur les fig. 3 de façon à remplir sensiblement le moule par la matière dans trois zones concentriques, la zone externe 13 comprenant une concentration éle vée en matière abrasive avec une quantité relative ment faible de résine liante,
la zone intermédiaire 11 comprenant en grande partie de la résine avec une faible quantité de matière abrasive et la zone interne 14 consistant en de la résine sans matière abrasive. La rotation du plateau est arrêtée et le moule est fermé comme représenté sur la fig. 4 au moyen d'un bouchon annulaire conique 15, d'une rondelle externe 16 et d'un écrou 17 vissée sur le bout d'arbre 8. La résine contenue dans le moule peut maintenant être polymérisée ou cuite suivant les besoins.
Dans le cas de la résine préférée, le polyuréthane, la réaction des constituants qui la forment peut s'effectuer jusqu'à achèvement, 15 minutes environ étant habituellement nécessaires à la température ambiante. L'objet moulé peut ensuite être enlevé du moule et maintenu à 66 C environ pendant trente minutes, après quoi il est prêt à être utilisé.
Lorsqu'on désire des outils plus rigides, on peut les laisser dans le moule pendant deux heures environ et les. chauffer pendant cette période à 93o C environ.
Comme indiqué plus haut, on introduit dans la résine une faible quantité d'un agent moussant appro prié susceptible de produire un très grand nombre de cellules ou vides minuscules dans l'ensemble de la masse de l'objet terminé. Suivant l'agent moussant particulier utilisé, comme décrit plus en détail ci-des sous, il peut être avantageux de chauffer la matière pendant qu'elle est enfermée dans le moule comme représenté sur la fig. 4.
Le moule est habituellement enlevé du plateau à ce stade, attendu qu'il est habi tuellement indésirable de le centrifuger pendant la réalisation de l'opération de moussage. Les cellules ou vides minuscules qui peuvent habituellement com muniquer entre eux aident considérablement à alléger la roue ou meule et à diminuer la quantité de résine qu'il est nécessaire d'utiliser. Ils servent également à rendre la portion interne de la roue beaucoup plus élastique.
Toutefois, en particulier les interstices com pris entre les grains abrasifs dans la région radiale- ment externe où les, grains sont concentrés, au lieu d'être remplis de façon sensiblement totale par la résine liante, sont eux-mêmes relativement ouverts pour fournir une fine structure poreuse de façon que les grains exposés à la face de travail de l'outil, au lieu d'être noyés, de façon sensiblement solide dans des alvéoles individuels, ont leur bord de coupe plus complètement exposé pour un travail efficace que ce n'est le cas dans la technique antérieure.
On obtient par conséquent un outil beaucoup. plus effi- cace et on évite une perte excessive en matière abra sive et une usure de la meule lorsqu'on utilise du polyuréthane en tant qu'agent de liaison, cette résine préférée constituant un liant robuste de façon inat tendue pour les grains abrasifs qui est susceptible de les maintenir même dans des conditions de travail sévères,
malgré le fait que la résine de liaison ne vient en contact qu'avec certaines portions des grains abrasifs individuels au lieu de les noyer de façon sen siblement complète et solide. Si l'on charge une quan tité suffisante de résine dans le moule avant la ma tière abrasive ou simultanément à cette dernière, le moussage assure un. remplissage complet du moule sans addition supplémentaire.
Une usure et un endommagement excessifs de l'outil abrasif sont également réduits au minimum par la portion centrale plastique ou de résine interne élastiquement dé formable de l'outil qui sert à sup porter la portion externe de support de matière abrasive relativement dure et rigide (qui est elle- même capable de céder dans une certaine mesure) de façon:
à absorber les chocs et efforts violents qu'elle peut subir lorsqu'elle vient en prise avec l'ouvrage. Bien que cette région cellulaire interne de l'outil ter miné puisse avoir tendance à se dilater quelque peu sous l'influence de la force centrifuge en service, on a constaté que la région externe supportant la matière abrasive est en fait préalablement mise sous tension pendant la centrifugation au cours de la fabrication,
comme le prouve une tendance au retrait radialement vers l'intérieur qui s'oppose à une dilatation excessive radialement vers l'extérieur de l'outil en service. Com me représenté sur les. fig. 5 et 6, une meule rotative obtenue suivant le procédé décrit peut avoir le con- tour cylindrique habituel et être munie d'un. trou central 18 d'arbre formé par le bout d'arbre 7 dans le moule.
Si on le désire, on peut placer divers moyeux métalliques, etc., dans le moule et les inclure ainsi comme partie de l'objet terminé. La fig. 6, re présente une forme d'exécution de l'outil abrasif que comprend l'invention constituant une meule analo gue à celle de la fig. 5 obtenue suivant le procédé représenté schématiquement sur les fig. 1 à 4 inclus,
dans lequel de minces plaques annulaires 20 et 21 ont été moulées et liées en tant que partie de l'objet terminé, ces plaques s'étendant du trou central 18 d'arbre rad.ialement vers l'extérieur généralement jus que dans la région 13 présentant une teneur concen- trée en matière abrasive.
Ces plaques peuvent être en tôle ou même en papier fort, en carton ou en ma tière plastique et, en plus de fournir des surfaces rela tivement rigides pour venir en prise avec des pla ques ou rebords de serrage lorsque l'outil est monté sur un tour ou arbre approprié, ces plaques se sont avérées être susceptibles de réduire au minimum, ou d'empêcher, une déformation ou bombement laté ral de la portion centrale élastique, souple,
sensible ment exempte de matière abrasive de l'outil, sous l'action de retrait susmentionnée de la région externe de support de matière abrasive 13. Par conséquent, il est habituellement préférable de prévoir des pla ques ou dispositif équivalent tel que des. disques en toile, etc., à cet effet.
Naturellement, il est évident qu'au lieu d'intro duire séparément dans le moule la matrice ou la ma tière de liaison et la matière abrasive de la façon re présentée sur les fig. 1, 2 et 3, ces deux constituants peuvent être mélangés à l'avance et admis simultané ment dans le moule, de la même façon qu'on intro duit les constituants séparés.
On place alors ce moule sur un plateau ou centrifugeuse après l'avoir fermé et, par suite de la force centrifuge engendrée, il se produit une migration d'une grande proportion. des particules abrasives vers. la région périphérique ex terne de la cavité du moule.
Egalement, on incor pore un agent de moussage dans la matrice ou ma tière de liaison, cet agent étant activé pendant que la plaque de couverture est fixée en place et dilatant ainsi la matière déposée dans le moule de façon à remplir complètement ce dernier.
La centrifugeuse peut être entrainée jusqu'à l'achèvement de l'op6ra- tion de moussage et jusqu'à ce que la résine se soit au moins partiellement durcie, ou on peut l'arrêter avant ce durcissement.
Les fig. 8 et 9 représentent sous une forme for tement grossie les stades successifs de la production de la région abrasive externe 5 de la meule. La fig. 8 indique la façon dont les grains abrasifs 27 sont tassés, de façon dense pendant la centrifugation, les interstices qu'ils délimitent étant en grande partie remplis par la résine liante 28, bien qu'un certain degré de moussage ait déjà eu lieu.
A la fin de la centrifugation, et après un moussage supplémentaire de la résine liante, les grains abrasifs 27 sont dé- placés à l'écart les uns des autres, de façon générale comme indiqué sur la fig. 9, les grains étant espacés de préférence d'un diamètre de grain, environ en moyenne.
La résine est durcie à ce stade et, tout en formant une structure assez complexe ainsi qu'on le voit au microscope, elle peut être néanmoins correc tement décrite comme consistant en des enduits rela tivement minces sur les surfaces des grains et main tenant ces derniers et reliés par des portions intermé- diaires présentant des vides entre elles et quelquefois également apparemment des bulles ou cellules for mées dans ces portions <RTI
ID="0004.0019"> intermédiaires proprement dites. <I>Matière abrasive</I> On peut faire varier le type, la dimension et la quantité de la matière abrasive pour obtenir un grand nombre de produits utiles. On -a constaté que les polymères d'uréthane fournissent un degré élevé d'adhérence aux grains abrasifs et matière analo gue, en permettant une concentration dense de ces grains abrasifs dans la portion de travail de l'outil abrasif, la quantité de polyuréthane comprise dans les interstices entre ces grains et qui sert à les re lier les uns aux autres étant en outre réduite par l'introduction du composé de moussage qui engendre un grand -nombre de petits pores,
ou cellules dans ces interstices. L'outil abrasif ainsi obtenu n'est pas seu lement physiquement robuste, mais présente une ac tion abrasive bien supérieure sur l'ouvrage en vue de diminuer la quantité de la résine de liaison dans la région de travail, les grains abrasifs individuels, ou autre matière abrasive,
étant plus complètement exposés pour obtenir une action efficace sur l'ouvrage et la quantité de la résine amenée en contact de frot tement avec l'ouvrage étant réduite de façon à éviter sensiblement un encrassement de l'ouvrage et la quan tité de chaleur engendrée par le fonctionnement étant également fortement réduite. Ainsi, on dispose d'une meule à fonctionnement à froid par exemple qui ne produit peu ou pas d'encrassement et de fumée.
On peut avoir recours à toute matière abrasive appropriée telle que du carbure de silicium, de l'oxyde d'aluminium, de l'émeri, du grenat, du talc, de la pierre ponce, du bioxyde de silicium, de la chaux, suivant l'action abrasive et le fini de surface résultant recherché. Bien qu'on puisse avoir recours à des dimensions de particules comprises entre 0,025 et 2 min, la gamme habituelle est comprise entre 0,044 et 0,5 mm environ, le plus fréquemment entre 0,25 et 0,0770 mm environ.
On a obtenu d'autres outils abrasifs utiles, tels que des roues ou meules, dans lesquels on a incor poré des fibres de renforcement avec les constituants de réaction, tels que des fibres de verre, des mono- filaments de nylon, du sisal, dû tampico, des fils d'acier, du coton, etc. On a constaté que ces matières améliorent les qualités d'usure des meules.
Les meules obtenues suivant le procédé décrit se distinguent nettement de celles couramment disponi- bles sous forme d'un disque de caoutchouc souple massif d'ans lequel sont incorporés des grains abrasifs. Les grains abrasifs de ce dernier type dé meule se détachent très facilement de la meule en service et sont projetés par cette dernière, de sorte que ces meules, ont une durée relativement courte en service et sont incapables de fournir une grande quantité de travail utile.
L'opération de moussage se poursuit très rapi dement dès qu'elle est amorcée et, non seulement assure habituellement un remplissage complet de la cavité du moule, mais sert également à espacer légè rement les, grains abrasifs individuels si ceux-ci ont été concentrés, par centrifugation.
Ainsi, en utilisant l'un ou l'autre des procédés de centrifugation décrits ci-dessus, on obtient bientôt une .région circonféren- delle uniforme de particules abrasives tassées de fa çon dense, visibles à travers une plaque de couver ture transparente, mais, à mesure que le soufflage se poursuit, on remarque que cette région s'élargit de façon marquée en raison du déplacement radiale ment vers l'intérieur des.
particules qui résultent de la formation de poches de gaz entre elles, et la meule est solidifiée dans cet état au lieu de l'être dans l'état initialement obtenu par centrifugation. La largeur de cette région ou bande de concentration de matière abrasive peut "être doublée par cette action du com posé dé moussage. Habituellement,
la largeur de la région périphérique de la concentration de la ma- tiàre abrasive dans la roue finale est d'un cinquième environ de l'étendue radiale de la portion centrale in terne relativement non abrasive et de préférence n'est pas supérieure à l'étendue radiale de cette portion interne. Le moussage aide à maintenir les particules abrasives en suspension à la fois pendant et après la centrifugation.
<I>Matrice ou matière de liaison</I> Comme indiqué ci-dessus, il est préférable d'uti liser du polyuréthane comme résine entraînant et reliant les grains abrasifs ou autre matière abrasive et formant également la région interne relativement non abrasive des outils abrasifs, tels que des meules. Par exemple, on peut obtenir des polyuréthanes ap propriés de la façon suivante 1. En faisant réagir un polyol, un polyester, un polyéther ou une résine alkyde avec un polyisocya- nate, en utilisant un catalyseur pour augmenter la vi tesse de la réaction.
2. En faisant .réagir un polyol, un polyester, un polyéther ou une résine alkyde avec un polyisocya- nate pour former un prépolymère qui contient un excès de polyisocya.nate. On fait ultérieurement réa gir encore ce prépolymère en utilisant un catalyseur tel qu'une amine.
3. En faisant réagir un polyol, un polyester, un polyéther ou une résine alkyde avec un polyisocya- nate.
De façon générale, on forme les. polyuréthanes en faisant réagir un isocyanate ou diisocyanate avec des matières donnant un essai positif selon Zerewiti- noff (voir Polyuréthane 5> de Bernard A.
Dombrow, publié en 1957 par Reinhold Publishing Corpora tion New York, pour d'autres détails et en parti- culier pour une description de mousse de polyuré thane rigide, semi-rigide et souple).
On peut obtenir une composition particulièrement satisfaisante en utilisant les constituants suivants,
EMI0005.0015
Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Polyester <SEP> .............. <SEP> 100,0
<tb> Diisocyanate <SEP> de <SEP> toluène <SEP> <B>....</B> <SEP> 35,0
<tb> Eau <SEP> .................... <SEP> 2,4
<tb> N-méthyl <SEP> morpholine <SEP> <B>......</B> <SEP> 1,3
<tb> Emeri <SEP> (250 <SEP> microns) <SEP> <B>......</B> <SEP> 100,0
<tb> Monoricinoleate <SEP> de <SEP> glycérol <SEP> 1,0 On peut mélanger ces constituants et les verser dans un moule approprié pour former une roue abra sive ou dispositif analogue dé toutes dimensions vou lues.
On peut régler le degré de moussage de l'uré thane polymère en réglant la quantité d'eau incor- porée dans la composition.
On mélange habituellement les constituants à la température ambiante bien qu'on puisse, si on le désire, les chauffer préalablement pour diminuer la viscosité et augmenter la vitesse de réaction. On les mélange pendant une minute environ, puis les verse dans le moule à centrifugation, cette dernière opéra tion nécessitant trente secondes environ et la centri fugation quarante-cinq secondes environ.
On arrête alors le plateau et le moussage se poursuit pendant dix minutes environ pour remplir la portion centrale du moule et élargir la .région abrasive périphérique externe radialement vers l'intérieur, en: répartissant les éléments abrasifs légèrement à l'écart les uns des autres. Dix minutes supplémentaires peuvent être né cessaires pour un durcissement initial, puis vingt mi nutes ou plus pour le durcissement final.
On se rend compte, en particulier pour la produc- tion de mousse plus souple, que le moussage peut commencer fréquemment avant de charger le mélange dans le moule, après quoi il peut se produire une coalescence considérable en raison de la centrifuga- tion. A la fin de la centrifugation, une formation de mousse supplémentaire, avec ou sans addition d'une quantité supplémentaire de résine dans la région in terne du moule, sert à remplir complètement le moule.
Si l'on poursuit la centrifugation, on obtient habituellement un produit quelque peu plus dense.
On peut obtenir naturellement une mousse de façon connue dans divers types de résine en la fouet tant ou battant, ou en introduisant des granules so lubles qui sont ultérieurement dissous, ou en intro duisant des gaz sous pression. L'expression mousse telle qu'on l'utilise, englobe les structures cellulaires, sans tenir compte de la façon particulière de former ces cellules.
A titre illustratif, un exemple préféré de prépara tion d'une mousse de polyuréthane est le suivant on charge 305 grammes d'huile de ricin raffinée et 53 grammes d'huile de ricin époxydée dans un bal lon d'un litre et an ajoute lentement 242 grammes de diisocyanate de toluène à ce mélange,
en l'agi tant pendant trente minutes. Le produit ainsi obtenu est chauffé à 1100 C pendant une heure, puis re- froidi à 65o C et empaqueté dans des boites d'étain en vue d'une utilisation ultérieure.
On peut mélan ger 100 grammes du prépolymère ainsi formé avec 0,5 gramme de siloxane de diméthyle, puis avec 0,35 gramme d'eau distillée et 4,4 grammes de diéthyl- éthanolamine tamponné ajouté pour amorcer la réac tion de formation de mousse.
On peut régler la souplesse de l'uréthane poly mère en choisissant des polyesters appropriés qui peuvent être obtenus, par exemple, en faisant réagir de l'acide ricinoléique ou de l'acide hydroxystéarique avec l'une ou l'autre des matières suivantes: le poly éthylène glycol, le propylène glycol, l'éthylène glycol, le glycérol, le pentaérythritol, l'huile de ricin.
On peut former d'autres polyesters appropriés en faisant réagir l'acide adipique avec le diéthylène glycol, le trimétha- nol propane ou l'éthylène glycol, ou en faisant .réagir l'acide phtalique avec de l'hexanetriol.
On peut également choisir le catalyseur d'amine pour régler la vitesse de formation des, amines, de polymère d'uréthane, les catalyseurs d!'amines énumé rés ci-après étant appropriés triéthylamine diéthanolamine diméthylamino éthanolamine triméthanolamine On peut également utiliser des polyesters à base de sorbitol et des polyesters à base d'acides. dimères pour produire le polyuréthane.
On peut faire réagir des polyéthers tels que le polyoxyalkylène glycol et le polypropylène glycol avec un diisocyanate de to luène pour former le polyuréthane.
On peut préparer une composition satisfaisante de polyuréthane pour produire un corps, mousseux cellulaire, sensiblement rigide, à dimensions stables, en utilisant un polyester contenant au moins un ou plusieurs noyaux benzéniques.
Toutefois, les compo- sitions suivantes d'un polyester approprié sont don nées à titre illustratif
EMI0005.0120
<I>Formule <SEP> N <SEP> 1</I>
<tb> Glycérol <SEP> <B>............</B> <SEP> 4,0 <SEP> moles
<tb> Acide <SEP> adipique <SEP> <B>........</B> <SEP> 2,5 <SEP> moles
<tb> Anhydride <SEP> phtalique <SEP> . <SEP> . <SEP> 0;5 <SEP> mole
<tb> <I>Formule <SEP> N <SEP> 2</I>
<tb> Triméthylol <SEP> propane <SEP> . <SEP> . <SEP> 4,0 <SEP> moles
<tb> Acide <SEP> adipique <SEP> <B>......</B> <SEP> 2,5 <SEP> moles
<tb> Anhydride <SEP> phtalique <SEP> . <SEP> . <SEP> 0;
5 <SEP> mole
<tb> <I>Formule <SEP> N <SEP> 3</I>
<tb> Glycérol <SEP> <B>............</B> <SEP> 2,0 <SEP> moles
<tb> Pentaérythritol <SEP> <B>........</B> <SEP> 0,5 <SEP> mole
<tb> Anhydride <SEP> phtalique <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,0 <SEP> mole
<tb> Acide <SEP> sébacique <SEP> <B>......</B> <SEP> 3,0 <SEP> moles,
EMI0006.0001
<I>Formule <SEP> N <SEP> 4</I>
<tb> Triméthylol <SEP> propane <SEP> . <SEP> . <SEP> 3,0 <SEP> moles
<tb> Anhydride <SEP> phtalique <SEP> . <SEP> . <SEP> 2,0 <SEP> moles
<tb> <I>Formule <SEP> N <SEP> 5</I>
<tb> Glycérol <SEP> <B>............</B> <SEP> 1,0 <SEP> mule
<tb> Anhydride <SEP> phtalique <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,5 <SEP> .mole On peut faire varier les rapports des constituants des formules ci-dessus et obtenir encoure une résine satisfaisante.
On a obtenu les résultats les plus satisfaisants lorsque la gamme de la teneur en eau du ou des constituants de résine alkyde du mélange de résine alkyde et de diisocyanate est comprise entre 0,1 et 3,0 % en poids. On peut incorporer l'eau en tant qu'eau liquide ; toutefois, on peut avoir recours à d'autres moyens, tels qu'un ou plusieurs sels métal liques hydratés.
On peut également incorporer des agents de mouillage, tels que du monoricinoléate de glycérol pour aider à disperser de façon uniforme l'eau dans la résine alkyde.
Pour fabriquer une meule satisfaisante, on mé lange 162 grammes d'une résine alkyde, telle que celle fournie par la formule No 1, avec 138 grammes de toluène-2,4-diisocyanate pendant une minute. On peut mélanger une matière abrasive, telle que 330 grammes d'oxyde d'aluminium fondu présentant une dimension particulaire de 0,5 mm, avec le mélange de résine alkyde et de diisocyanate ci-dessus.
On place immédiatement le mélange ci-dessus dans le moule décrit plus haut et le fait tourner à 3000 tours par minute environ pendant une minute. On place alors le moule dans une étuve à 121o C environ pendant deux heures. On peut alors enlever le moule de l'étuve et le refroidir avant d'enlever la meule-mousse ter minée.
On peut également fabriquer des roues ou meu les satisfaisantes en faisant varier le processus ci- dessus ; par exemple, on peut mélanger préalable ment la matière abrasive avec la résine alkydé ou le diisocyanate du mélange. On peut faire varier la ré sine alkyde, quant à la nature de ses constituants chi miques, comme indiqué par exemple par les formu les Nos 2, 3, 4 et 5.
On peut également faire varier la dimension et le type de la matière abrasive pour obtenir le type voulu d'action abrasive dans la roue terminée. On peut faire varier la portion de diisocya- nate de toluène du mélange ci-dessus en utilisant des mélanges de to@luène-2,4-diisoeyanate et de toluène- 2,6-diisocyanate.
On a également obtenu des meules satisfaisantes en faisant réagir préalablement la résine alkyde avec le diisocyanate, puis en utilisant un, catalyseur d'amine tel que la N-m6thyl-morpholine immédiate ment avant de verser le mélange d'isocyanate et de matière abrasive qui a préalablement réagi dans le moule.
Une autre composition pour fabriquer par exem ple des meules ayant un diamètre externe de 175 mm sur 12,5 mm en utilisant une résine vendue par Nopco Chemical Company sous le nom de Lockfoam serait la suivante 162 grammes de résine Lockfoam A-625-R vendue par The Nopco Chemical Company 138 grammes d'agent de gélification A-625-C vendu également par The Nopco Chemical Com-
pany 330 grammes de matière abrasive telle que l'oxyde d'aluminium susmentionné par exemple.
On peut mélanger les matières ci-dessus dans l'or dre donné plus haut à une température de 210 C pour commencer. On peut mélanger la résine et l'agent de gélification pendant 45 secondes, puis on ajoute la matière abrasive et la mélange pendant 45 secon des supplémentaires. On peut placer alors ce mélange dans un moule présentant un plus grand volume que celui du mélange, ce moule étant fabriqué de façon à être ouvert à la pression atmosphérique. On fait alors tourner le moule pour centrifuger le contenu pendant 45 secondes à 2800 tours par minute envi ron.
Pendant qu'il se trouve encore dans le moule, on fait mûrir l'objet à la .température ambiante pen dant une demi-heure puis le cuit davantage à 790 C pendant une heure trois quarts, après quoi on le refroidit à la température ambiante avant d'ouvrir le moule.
Malgré la construction cellulaire décrite ci-dessus de la meule, en utilisant des constituants résineux appropriés et en particulier des polyesters du type décrit ci-dessus, mis en réaction avec des diisocya- nates pour obtenir un polyuréthane sensiblement ri gide, on obtient une meule présentant une face de coupe venant en prise avec l'ouvrage robuste et ri gide, considérée dans son ensemble de façon à pou voir réaliser des opérations de meulage de précision à une beaucoup plus grande vitesse.
Ce qui est assez remarquable, malgré la grande vitesse de coupe qui peut être ainsi obtenue, c'est que l'outil n'est pas aussi sensible à l'usure que les meules classiques, en particulier aux bords, et ne doit pas être rhabillé aussi fréquemment pour maintenir une face de coupe de précision. En même temps, il ne se produit pas d'éraflure de l'ouvrage, malgré la profondeur excep- tionnelle de coupe qui peut être obtenue et on par vient à un fini de surface bien supérieur de l'ouvrage.
On se rend facilement compte que cette combinaison de propriétés semble être incompatible, attendu qu'une grande vitesse de l'outil et une profondeur exceptionnelle de coupe impliquent évidemment des contraintes de travail sévères exercées sur l'outil et les grains, abrasifs individuels faisant saillie à la face de l'outil devraient normalement être arrachés de la face ou devraient produire des éraflures profondes correspondantes dans la surface de l'ouvrage.
En ob servant la face de travail du nouvel outil au micro- scope, on a remarqué que lorsque les grains abrasifs individuels de cette face sont frappés fortement par un poinçon approprié ou instrument analogue, le polyuréthane cellulaire supportant ces grains cède de façon appréciable,
malgré la rigidité d'ensemble de la face de l'outil considéré dans son ensemble et ce grain individuel peut par conséquent régler sa posi tion par rapport aux grains adjacents, sans avoir d'ef fet appréciable sur ces derniers.
Lorsque l'outil est en fonctionnement, il s'ensuit naturellement que les grains individuels faisant saillie de façon excessive peuvent être inclinés, rabattus ou enfoncés par rap- port à la face de travail, lors du contact avec l'ou vrage, de façon qu'ils occupent des positions, au moins pendant ce contact, comparables à celles des autres grains adjacents,
et il en résulte que les grains qui faisaient auparavant saillie de façon excessive ne produisent pas d'éraflure dans la surface d'ouvrage, ni ne sont arrachés de la face de l'outil.
On se rend compte ainsi que dans une telle meule en polyuréthane rigide, on évite la fragilité par le mécanisme d'absorption de la charge appliquée à tout grain individuel en la répartissant sur sa surface locale .relativement grande de la matrice de maintien dont la déformation peut absorber l'énergie sans transmettre cette charge aux grains adjacents.
Ceci peut être comparé aux meules de la technique anté rieure dans lesquelles la charge appliquée à chaque grain est concentrée en un point relativement petit de contact avec un grain adjacent, cet agencement rigide rendant la roue susceptible de subir une frac ture progressive des grains qui perdent individuel lement leur liaison, mais suivant une succession ra pide à mesure que la charge leur est imposée.
Si les, grains abrasifs sont incorporés dans une matrice de polyuréthane ou autre résine relativement souple, l'outil ainsi obtenu n'est plus efficace ou ap proprié comme meule, mais simplement comme roue de polissage ou de finissage, attendu que les grains semblent céder trop facilement lorsqu'ils sont amenés en prise avec l'ouvrage. De façon analogue, si les grains abrasifs sont trop espacés les uns des autres, même dans une matrice relativement rigide, ils ne suffisent pas pour fournir le degré voulu de l'action de coupe sur l'ouvrage.
La meule habituelle de la technique antérieure, non seulement révèle une relation directe de grain à grain, mais est également assez poreuse et les grains abrasifs ont tendance à présenter un agencement en forme de groupes qui se répètent pour fournir une face de travail sensiblement plus ouverte. Cette face ouverte est reconnue de façon générale comme avan tageuse pour permettre à la meule de couper à froid et éviter une charge ou obstruction par des copeaux.
Au contraire, la meule en polyuréthane semble avoir une face de travail qui est relativement solide en comparaison, certaines bulles étant visibles ainsi que des creux ou vides créés par l'enlèvemen de grains à partir de la face, ces creux constituant habituellement moins de 20 % de la surface de la face.
Toutefois, le polyuréthane entre les grains abrasifs adjacents n'a pas la forme d'une masse solide, mais comprend des cellules ou vides irréguliers séparés par des mem branes et bandes de polyuréthane. ainsi que des blocs ou masses irréguliers de résine de polyuréthane.
Cette structure permet l'action élastique limitée susmen- tionnée tout en remplissant néanmoins sensiblement l'espace entre les grains, adjacents, de façon que ces grains ne semblent pas faire saillie pour la plus grande partie de façon excessive à partir du plan général de la face de l'outil.
Ce remplissage des espaces compris entre les grains abrasifs de la face de l'outil par le polyuré thane sous une forme qui peut être appelée de façon générale < c cellulaire v, bien que ces cellules ou vides soient en grande partie de forme et de dimension très irrégulières,
a également l'avantage d'empêcher les copeaux de métal d'être enfoncés entre les grains et d'obstruer la face de l'outil. En fait,
il semble que le polyuréthane tenace cédant de façon élastique entre les grains agit de façon à éjecter ces copeaux à me sure que l'outil tourne et maintient ainsi la face de travail de l'outil à l'état de coupe efficace recherché.
Attendu que la structure de polyuréthane sensi blement rigide mais élastique de façon tenace sup porte et soutient les grains abrasifs individuellement, il s'ensuit qu'une force, en plus de celle nécessaire pour comprimer la matrice plastique, doit être appli quée avant de pouvoir déloger le grain, c'est-à-dire le détacher de la matrice dans laquelle il est main tenu.
En outre,, en raison des alvéoles relativement profonds maintenant les grains individuels, il existe une force de tension qui doit être également vaincue pour déloger le grain.
Il s'agit évidemment d'un. état entièrement différent de celui des meules connues de la technique antérieure, dans lesquelles les, grains abrasifs individuels ont été tassés de façon dense et sensiblement en contact de pointe à pointe, quel que soit le liant qui peut être utilisé pour réunir les, grains dans cette relation.
On obtient une nouvelle structure de meule comprenant une liaison de support pour les grains abrasifs qui est sensiblement rigide pour four nir une face de, travail précise, tout en remplissant les interstices, de façon à permettre aux pointes de coupe individuelles d'être assez élastiques au cours de leur action, les grains étant espacés les.
uns des autres suffisamment pour permettre cette action in dépendante.
Lorsqu'on le compare avec les meilleures meu les classiques couramment disponibles, un outil de meulage utilisant une masse de polyuréthane ne<B>cé-</B> dant que légèrement, mais ayant des dimensions sta bles comme décrit ci-dessus, fournit un outil qui donne des résultats inattendus. Ainsi, on donne ci- après (en tête de la page 8) un tableau de compa raison entre une meule supérieure disponible dans le commerce et une meule analogue fabriquée suivant le procédé décrit.
EMI0008.0001
Meule <SEP> classique <SEP> de <SEP> meilleure <SEP> qualité <SEP> Meule <SEP> de <SEP> polyuréthane
<tb> Poids <SEP> total <SEP> <B>....................</B> <SEP> 700 <SEP> grammes <SEP> 525 <SEP> grammes
<tb> Vitesse <SEP> d'éclatement <SEP> <B>..............</B> <SEP> 10 <SEP> 500 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 500 <SEP> tours <SEP> par <SEP> mi- <SEP> plus <SEP> de <SEP> 14 <SEP> 500 <SEP> tours <SEP> par <SEP> minute
<tb> Remarque: <SEP> Vitesse <SEP> maximum <SEP> de <SEP> la <SEP> nute
<tb> machine <SEP> d'essai:
<SEP> 14 <SEP> 500 <SEP> t. <SEP> par <SEP> minute
<tb> Taux <SEP> d'usure <SEP> de <SEP> la <SEP> meule <SEP> sur <SEP> de <SEP> l'acier
<tb> laminé <SEP> à <SEP> froid <SEP> <B>..................</B> <SEP> 0,325 <SEP> mm <SEP> d'usure <SEP> de <SEP> la <SEP> meule <SEP> 0,2125 <SEP> nun <SEP> d'usure <SEP> de <SEP> la <SEP> meule
<tb> pour <SEP> une <SEP> avance <SEP> totale <SEP> de <SEP> pour <SEP> .une <SEP> avance <SEP> totale <SEP> de
<tb> 1,25 <SEP> mm <SEP> effectuée <SEP> à <SEP> 0,05 <SEP> mm <SEP> 1,25 <SEP> mm <SEP> effectuée <SEP> à <SEP> 0,05 <SEP> mm
<tb> par <SEP> passe <SEP> par <SEP> passe
<tb> Enlèvement <SEP> de <SEP> matière <SEP> sur <SEP> de <SEP> l'acier
<tb> laminé <SEP> à <SEP> froid <SEP> <B>..................</B> <SEP> 0,925 <SEP> mm <SEP> de <SEP> profondeur <SEP> d'enlè- <SEP> 1,
05 <SEP> mm <SEP> de <SEP> profondeur <SEP> d'enlè vement <SEP> de <SEP> matière <SEP> pour <SEP> une <SEP> veinent <SEP> de <SEP> matière <SEP> pour <SEP> une
<tb> avance <SEP> de <SEP> 1,25 <SEP> mm <SEP> de <SEP> profon- <SEP> avance <SEP> de <SEP> 1,25 <SEP> mm <SEP> de <SEP> profon deur <SEP> deur
<tb> Fini <SEP> de <SEP> surface <SEP> en <SEP> utilisant <SEP> une <SEP> avance
<tb> de <SEP> 0,05 <SEP> mm <SEP> par <SEP> passe <SEP> <B>............</B> <SEP> 0,0114 <SEP> mm <SEP> 0,009 <SEP> mm
<tb> Profondeur <SEP> maximum <SEP> d'avance <SEP> en
<tb> supposant <SEP> une <SEP> usure <SEP> égale <SEP> de <SEP> la <SEP> meule <SEP> 0,075 <SEP> mm <SEP> 0,125 <SEP> mm
<tb> Charge <SEP> axiale <SEP> statique <SEP> de <SEP> rupture <SEP> . <SEP> .
<SEP> 5 <SEP> kg <SEP> 10 <SEP> kg
<tb> Flexion <SEP> axiale <SEP> statique <SEP> sous <SEP> une <SEP> charge
<tb> de <SEP> 4,858 <SEP> kg <SEP> <B>....................</B> <SEP> 0,1 <SEP> mm <SEP> 0,475 <SEP> mm
<tb> Flexion <SEP> statique <SEP> maximum <SEP> avant <SEP> rup ture <SEP> de <SEP> la <SEP> meule <SEP> <B>................</B> <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> plus <SEP> de <SEP> 14,0625 <SEP> mm
<tb> Profondeur <SEP> totale <SEP> de <SEP> coupe <SEP> entre <SEP> rha billage <SEP> en <SEP> utilisant <SEP> une <SEP> avance <SEP> de
<tb> 0,125 <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>......</B> <SEP> .
<SEP> <B>.............</B> <SEP> 0,5 <SEP> mm <SEP> 0,75 <SEP> mm
<tb> Caractéristique <SEP> de <SEP> maintien <SEP> de <SEP> laforme
<tb> pour <SEP> une <SEP> fente <SEP> (pour <SEP> un <SEP> angle) <SEP> après
<tb> une <SEP> avance <SEP> de <SEP> 1,25 <SEP> mm <SEP> <B>..........</B> <SEP> Présente <SEP> une <SEP> usure <SEP> importante <SEP> présente <SEP> sensiblement <SEP> l'état <SEP> ini tial
<tb> Température <SEP> de <SEP> l'ouvrage <SEP> en <SEP> meulant
<tb> sans <SEP> agent <SEP> dé <SEP> refroidissement <SEP> <B>......</B> <SEP> Dégagement <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> rapide- <SEP> Peu <SEP> ou <SEP> pas <SEP> d'augmentation <SEP> de
<tb> ment <SEP> et <SEP> facilement <SEP> perceptible <SEP> température
<tb> Rapport <SEP> de <SEP> la <SEP> quantité <SEP> de <SEP> métal <SEP> enlevé
<tb> pour <SEP> une <SEP> perte <SEP> égale <SEP> du <SEP>
diamètre <SEP> de
<tb> la <SEP> meule <SEP> <B>...............</B> <SEP> . <SEP> <B>......</B> <SEP> 1,0 <SEP> 1,7 En plus des caractéristiques de rendement ci- dessus, la construction de la meule se distingue par la particularité suivant laquelle sa face de travail est fixe, même si les pointes de coupe présentées par les grains individuels sont susceptibles d'un très faible mouvement. Il est ainsi possible d'utiliser la meule pour un travail de coupe de dimension avec préci sion.
Bien qu'on se soit référé dans la description dé taillée ci-dessus du procédé et du produit à un outil abrasif sous forme d'un disque, tel que celui qui ser virait à la place de la meule classique, il est évident qu'en utilisant un moule de forme différente et en faisant varier la relation de dimensions. des pièces, non seulement on peut utiliser ce procédé pour fabri quer dé telles meules,
mais également des outils abra sifs de l'un ou l'autre des divers types couramment utilisés, par exemple des blocs, des tampons et des courroies de polissage ou abrasifs;
ainsi que naturelle- ment des outils spéciaux présentant une forme par- ticulière. Par exemple, on peut obtenir une forme de cuvette, de cylindre ou de cône, soit en centrifugeant les. constituants dans un moule de forme correspon- dante, soit en découpant des sections à partir d'une portion d'un disque obtenu comme décrit ci-dessus.