CH680658A5

CH680658A5 -

Info

Publication number: CH680658A5
Application number: CH148589A
Authority: CH
Inventors: Charles Hauser
Original assignee: Charles Hauser
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1992-10-15
Also published as: WO1990012670A1

Description

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CH 680 658 A5

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Description

Le sciage par fil en présence d'abrasif est généralement réalisé par le déplacement alternatif ou continu d'un fil mis en appui contre une pièce à scier et préalablement imprégné d'un abrasif généralement en suspension sous forme d'une barbotine abrasive. La partie de la pièce à scier en contact avec le fil et l'abrasif définit une zone de sciage. L'efficacité de sciage dépend de la vitesse relative de l'abrasif sur la surface de la pièce à scier alors que l'usure du fil dépend de la vitesse relative de l'abrasif par rapport au fil. On voit donc que l'on aura un maximum d'efficacité lorsque la vitesse de l'abrasif égalera celle du fil. Dans ce cas l'usure du fil tendra vers zéro. C'est donc le cas idéal. Dans la pratique la surface du fil sera passive quant au transport de l'abrasif dans la zone de sciage et il n'existe relativement que peu ou pas de possibilité de varier les facteurs d'emport si ce n'est à l'aide de barbotines ayant des facteurs de mouillabilité favorisant l'adhérence des grains d'abrasif sur le fil et non sur la pièce à scier. Mis à part cela il n'y a pas de possibilités de modifier la distribution des vitesses relatives de l'abrasif par rapport au fil ou par rapport à la pièce à scier.

La barbotine abrasive est généralement constituée d'un mélange de liquide sustentateur et d'un solide abrasif. Plus particulièrement, ce mélange peut être constitué d'un milieu acqueux ou d'huile avec des carbures de silicium ou de bore, ou des oxydes d'alumine. Il peut y avoir en plus des agents ten-sioactifs tel que carboxyméthyl cellulose ou glycérine etc. Une pâte de diamant peut également être envisagée. Les fils de sciage sont généralement constitué d'acier à ressort à haute résistance d'un diamètre compris entre 0,1 et 0,2 mm. La surface lisse d'étirage ne favorise par l'accrochage de l'abrasif. Le résultat sera donc d'une efficaté moyenne voir franchement médiocre.

Le but de l'invention est donc de remédier à cette lacune en utilisant un fil de grande résistance mécanique tout en ayant une surface active favorisant l'emport et ou l'adhérence de l'abrasif. Un telle surface peut agir soit par empört d'abrasif dans une texture imprimée dans le fil soit par implantation des grains d'abrasif dans des parties tendres de la même surface. Le choix du mode de travail du fil à surface active va donc dépendre entre autre de l'application, du matériau à scier et de l'abrasif en barbotine ou non. Dans le premier cas ou le fil agit par empört dans une texture de surface on pourra utiliser un fil ayant comme surface active une texture en forme de micro-cavités dans lesquelles l'abrasive se logera pour pénétrer dans la zone de sciage. L'abrasif se rependra alors le long de la zone de sciage. Les micro-cavités agiront comme de micro-distributeurs locaux d'abrasif est améliorera ainsi son efficacité. Dans le même esprit une variation périodique du diamètre du fil donnera les mêmes résultats, l'abrasif pénétrant avec les parties de fil de diamètre minimum est agissant avec les parties de diamètre maximum là où la pression dans la zone de sciage est maximum on utilisera en général ce mode en présence de barbotine abrasive.

Lorsque l'on utilisera le mode d'implantation, le fil devra avoir soit localement, soit sur toute sa surface des zones plus tendres qui agiront en permettant aux grains d'abrasif de s'accrocher sur la surface active du fil dans la zone de sciage en donnant la vitesse maximum par rapport à la pièce à scier et une vitesse quasi nulle par rapport au fil, se qui se rapproche du cas idéal. On pourra réaliser ceci en revêtant le fil avec un matériaux plus tendre permettant ainsi l'implantation. Un matériaux synthétique par exemple un polyuréthane ou un nylon pourra faire l'affaire. On peut également utiliser un métal plus mou comme du cuivre. L'épaisseur devra être compatible avec la dimension des grains d'abrasif utilisés. En effet une couche trop épaisse n'apporte rien au processus de même qu'une couche dont l'épaisseur est beaucoup plus faible que le diamètre moyen des grains d'abrasif n'aura aucun effet. On peut estimer qu'une bonne couche se situe entre 0.1 et 10 fois le diamètre moyen des grains d'abrasif. Une autre possibilité est de créer un fil avec un gradient de dureté variable radialement par exemple en utilisant un matériau dont la composition varie en fonction de la distance au cœur. Le cœur étant le plus dur ou le plus résistant mécaniquement et la surface la plus encline à l'implantation de grains d'abrasif et à leur empört. On peut imaginer l'utilisation d'un fil kevlar avec un enrobage de nylon. Le nylon comme surface active facilitant l'implantation et le kevlar lui donnant la résistance mécanique. De même un fil de fibre optique pourrait être envisagé avec une surface active se présentant sous la forme d'un revêtement de polyuréthane. Le choix du matériau de fond sera dicté par sa disponibilité en grande longueur et sa résistance mécanique alors que le choix de celui de la surface en dehors des caractéristiques déjà évoquées devra avoir une bonne adhérence sur la surface de base. Le mode d'implantation sera utilisé indifférement avec une barbotine ou des pâtes abrasives, ainsi qu'avec un abrasif sec.

Des dispositifs de sciage utilisant des fils passifs sont déjà connus et utilisés spécialement dans l'industrie des composants électroniques, des ferrites, des quartz et silices, pour l'obtention en tranches fines de matériaux tels que le silicium (poly ou monocristallin), ou les nouveaux matériaux tels que GaAs, InP, GGG ou également quartz, saphir synthétique, voire même céramique. Le prix élevé de ces matériaux rend le sciage par fil plus attractif comparativement à d'autres techniques comme le sciage par disque diamanié. Toutefois la technique de sciage par fil requiert un contrôle parfait de l'apport en abrasif. Cet apport sans contrôle avec un fil passif, ne permet pas toutes les performances que la technique du sciage par fil peut apporter.

Le but de l'invention consiste à remédier aux inconvénients précités en fournissant un fil avec une surface active maximisant la vitesse relative des grains d'abrasif par rapport à la surface du matériau à scier et minimisant cette même vitesse par rapport au fil. Le fil voit donc sa durée de vie augmenter en même temps que l'efficacité de sciage.

Les dessins annexés illustrent schématiquement et à titre d'exemples des fils avec surface active en

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accord avec l'invention, ainsi que plusieurs variantes.

Fig. 1. La fig. 1 représente une surface de fil active avec des micro-cavités 1

Fig. 2. La fig. 2 représente une surface de fil active avec des micro-cavités en forme de stries 2

Fig. 3. La fig. 3 représente une surface de fil active avec des ondulations 3 dont la longueur est relativement grande par rapport au diamètre du fil.

Fig. 4. La fig. 4a représente la coupe d'un fil dont la surface active est réalisée par une couche 4 plus tendre que le cœur 5 alors que la fig. 4b parvient au même but en ayant un gradient de dureté H variable radialement.

L'utilisation de fils à surface active dans des conditions optimales permet donc une augmentation de la productivité tout en diminuant les coûts d'exploitations par la diminution de l'usure de fil et une meilleure utilisation de l'abrasif. Elle permet de plus un meilleur contrôle de la découpe donc un meilleur fini de surface. On aura également un meilleur rendement énergétique en raison d'un meilleur rendement de sciage d'où une diminution de la dissipation de l'énergie sous forme de frottements.

Naturellement, d'autres types de surfaces actives peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention. De fait, l'aspect empört de l'abrasif par la surface du fil doit être conservé dans l'esprit d'avoir une augmentation de la vitesse relative par rapport à la pièce à scier ou une diminution de la vitesse relative par rapport au fil afin d'améliorer l'effet de sciage. Ainsi par exemple, il serait possible d'imaginer un surface ayant un enrobage liquide qui par effet de viscosité emporterait dans la zone de sciage l'abrasif, ce liquide pourrait être une colle instanée par exemple.

Claims

Revendications

1. Fil pour le sciage caractérisé en ce que sa surface a une structure active vis-à-vis de l'emport de particules abrasives en cours de sciage en modifiant leur quantité et leur vitesse dans la zone sciage.

2. Fil pour le sciage selon revendication 1, caractérisé en ce que sa surface à une texture permettant l'emport de particule abrasive dans la zone de sciage.

3. Fil pour le sciage selon revendication 2, caractérisé en ce que la texture de surface est composée de micro-cavités.

4. Fil de sciage selon revendication 2, caractérisé en ce que la texture de surface est composée de stries.

5. Fil de sciage selon revendication 2, caractérise en ce que la texture de surface est une variation périodique du diamètre.

6. Fil de sciage selon revendication 1, caractérisé en ce que la structure de surface a une dureté permettant l'implantation des grains d'abrasif.

7. Fil de sciage selon revendication 6, caractérisé en ce que la surface est composée d'une couche d'un matériau différent de celle du cœur du fil.

8. Fil de sciage selon revendications 6 ou 7, caractérisé en ce la dureté des matériaux constituant le fil diminue à la surface.

9. Fil de sciage selon revendication 6 ou 7, caractérisé en ce le gradient de dureté des matériaux constituant le fil est continu entre le cœur et la surface.

10. Fil de sciage selon revendication 6 ou 7, caractérisé en ce le fil est composé d'une succession de couches de matériaux différents.

11. Fil de sciage selon revendication 2 ou 5, caractérisé en ce que la surface est une combinaison d'une surface ayant à la fois une dureté favorable à l'implantation et une texture.

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