FR2825309A1 - Dispositif d'abrasion economique et procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif d'abrasion, comprenant un support (1), réalisé par durcissement d'une matière à viscosité variable, et des grains abrasifs (2) inclus dans ce support (1).Selon l'invention, chaque grain abrasif (2) comprend un noyau abrasif (20) enrobé d'un métal ou d'un alliage métallique (21) à forte susceptibilité magnétique, et les grains abrasifs (2) se rassemblent dans des zones (Z1) de concentration en grains abrasifs relativement forte, séparées les unes des autres par des zones (Z0) de concentration en grains abrasifs relativement faible.
Description
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La présente invention concerne, de façon générale, le domaine technique de l'abrasion.
Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un dispositif d'abrasion comprenant un support, réalisé par durcissement d'une matière à viscosité variable, et des grains abrasifs inclus dans le support.
Des dispositifs de ce type, qui adoptent souvent la forme de disques ou de cylindres pour pouvoir être adaptés sur des outils rotatifs, mais qui peuvent prendre d'autres formes adaptables à des outils motorisés ou manuels et rotatifs ou non, sont bien connus de l'homme de l'art.
Leur conception est également connue pour poser depuis longtemps un problème d'efficacité, qui est lié au coût généralement élevé des matériaux abrasifs utilisés.
Dans la mesure en effet où ces matériaux sont le plus souvent à base de cristaux de dureté exceptionnelle, par exemple de diamants, il est crucial de faire en sorte que les dispositifs d'abrasion qui en font usage utilisent ces matériaux abrasifs jusqu'au bout de leur capacité d'abrasion, sans pour autant manifester un déclin substantiel de leur efficacité d'abrasion avant leur remplacement.
Dans ce contexte, l'invention a précisément pour but de proposer un dispositif d'abrasion répondant à ce besoin, ainsi qu'un procédé efficace de fabrication de ce dispositif.
A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que chaque grain abrasif comprend un noyau abrasif enrobé d'un métal ou d'un alliage métallique sensible à une attraction magnétique, et en ce que les grains abrasifs se rassemblent dans des zones de concentration en grains abrasifs relativement forte, séparées les unes
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des autres par des zones de concentration en grains abrasifs relativement faible.
Par ailleurs, le support comprend avantageusement une couche superficielle et une couche profonde, la couche profonde étant exempte de grains abrasifs.
De même, les zones de concentration en grains abrasifs relativement faible, ou au moins certaines de ces zones, sont de préférence exemptes de grains abrasifs.
Dans un mode de réalisation possible, les zones de concentration relativement forte forment un ou plusieurs arrangements de lignes ou de courbes parallèles les unes aux autres.
La matière à viscosité variable peut être une résine polymérisable, par exemple un polyester ou un polyuréthane.
Par ailleurs, les grains abrasifs présentent une plus grande dimension sensiblement perpendiculaire à la couche superficielle.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif d'abrasion, ce procédé comprenant notamment les étapes consistant à : préparer un moule délimité au moins par un fond et un bord, le fond formant une surface soumise à un champ magnétique présentant des variations d'intensité et/ ou de polarité le long d'au moins une dimension de cette surface; saupoudrer, sur le fond du moule, des grains abrasifs dont chacun comprend un noyau abrasif enrobé d'un métal ou d'un alliage métallique sensible à une attraction magnétique ; verser dans le moule, sur les grains abrasifs, une matière durcissable prise dans un état fluide ou mou, ce dont résulte une inclusion des grains abrasifs dans la matière ; le durcissement de la matière durcissable, ce dont résulte, entre les grains abrasifs et la matière, une cohésion qui les combine en un même dispositif d'abrasion ; démouler le dispositif d'abrasion.
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De préférence, les grains abrasifs sont saupoudrés sur le fond du moule en quantité insuffisante pour former une couche unique de grains abrasifs sur tout le fond.
Ce procédé peut aussi comprendre une étape consistant à secouer le moule avant de verser la matière durcissable, cette étape pouvant notamment être mise en oeuvre pendant que les grains abrasifs sont saupoudrés sur le fond du moule et/ ou après cette opération de saupoudrage.
Ce procédé de fabrication peut enfin comprendre l'utilisation, en tant que fond de moule, d'une plaque ou feuille de caoutchouc dans laquelle sont noyés des aimants ou des particules aimantées.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe d'un matériel opératoire pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe partielle agrandie d'un dispositif d'abrasion conforme à l'invention; - la Figure 3 est une vue de dessus schématique d'un dispositif d'abrasion conforme à l'invention, illustrant un motif possible et non limitatif de distribution des grains abrasifs dans le support; - la Figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif d'abrasion conforme à l'invention, prenant la forme d'un disque et utilisant un autre motif possible et non limitatif de distribution des grains abrasifs dans le support; et - la Figure 5 est une vue de dessus schématique d'un dispositif d'abrasion conforme à l'invention, illustrant encore un autre motif possible et non
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limitatif de distribution des grains abrasifs dans le support.
Pour simplifier la compréhension de l'invention, la présente description s'attachera tout d'abord à exposer le procédé recommandé pour la fabrication du dispositif d'abrasion de l'invention.
Comme le montre la figure 1, ce procédé utilise un moule 3, délimité par un fond 30 et par un bord 31.
Le fond 30 du moule 3 forme une surface 300, qui est soumise à un champ magnétique présentant une modulation spatiale, c'est-à-dire des variations d'intensité et/ ou de polarité le long d'une dimension L au moins de cette surface 300.
Pour ce faire, le fond 30 de moule est par exemple constitué d'une plaque ou feuille de caoutchouc 301, dans laquelle sont noyés des aimants ou des particules aimantées 302, de telles plaques ou feuilles étant notamment disponibles dans le commerce.
En variante, le fond peut aussi comprendre un plateau magnétique.
Des grains abrasifs 2 sont ensuite saupoudrés sur le fond 30 du moule 3, de préférence en quantité inférieure à celle qui serait nécessaire pour former une couche unique de grains abrasifs 2 sur toute la surface 300 du fond 30.
Les grains abrasifs 2 sont en fait adaptés à la mise en oeuvre de l'invention, chacun de ces grains comprenant un noyau abrasif 20 enrobé d'un métal ou d'un alliage métallique 21 sensible à une attraction magnétique.
Il est en particulier possible d'utiliser des diamants naturels ou synthétiques enrobés de nickel ou de tout autre métal ou alliage à forte susceptibilité magnétique.
De tels grains abrasifs sont connus dans l'art antérieur, et par exemple commercialisés par la Société De Beers, le métal d'enrobage étant jusqu'à présent
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employé pour ses propriétés de diffusion de la chaleur et de maintien de la cohésion du noyau abrasif 20.
Pendant le saupoudrage des grains abrasifs 2, ou avant la poursuite du procédé, le moule 3 peut être secoué de manière à assurer une répartition régulière des grains 2 en regard des aimants ou particules aimantées 302, pour autant qu'une telle répartition soit recherchée sans être directement obtenue par le saupoudrage.
Une matière durcissable 10, prise dans un état fluide ou mou, est ensuite versée dans le moule 3, sur les grains abrasifs 2 (figure 1), de sorte que les grains abrasifs 2 forment des inclusions dans la matière 10.
Un poids peut alors être placé sur la couche de résine pour favoriser la pénétration des grains abrasifs dans la matière 10, et surtout pour éviter les éventuelles déformations que pourrait entraîner le retrait de la résine au cours de la polymérisation.
La matière à viscosité variable 10 est de préférence constituée par une résine polymérisable à froid ou à chaud, telle qu'un polyester ou un polyuréthane, dans laquelle sont avantageusement incorporés divers adjuvants, tels qu'un catalyseur de polymérisation, un accélérateur de polymérisation, un colorant, etc., de façon connue en soi.
Le durcissement de la matière durcissable 10 a pour effet d'assurer la cohésion entre les grains abrasifs 2 et la matière 10, le produit ainsi formé constituant un dispositif d'abrasion 4 qui peut être démoulé du moule 3.
Le procédé précédemment décrit permet d'obtenir un dispositif d'abrasion dans lequel des grains abrasifs 2 sont inclus dans un support 1, formant liant et résultant du durcissement de la matière 10, de manière telle que ces grains abrasifs 2 se rassemblent dans des zones Z1 de concentration en grains abrasifs relativement forte, séparées les unes des autres par des zones ZO de concentration en grains abrasifs relativement faible.
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Dans le cas où le produit est obtenu par le procédé précédemment décrit, la concentration locale et la distribution des grains abrasifs 2 dépendent directement de la concentration locale et de la distribution des aimants ou particules aimantées 302 dans le fond 30 du moule 3.
En prévoyant, dans le fond 30, des zones exemptes d'aimants ou de particules aimantées 302, il est donc possible d'obtenir, dans le dispositif d'abrasion 4, des zones ZO de concentration relativement faible en grains abrasifs qui soient en fait totalement exemptes de grains abrasifs 2.
De la même façon, il est possible de faire en sorte que les zones Zl de concentration relativement forte en grains abrasifs 2 forment un ou plusieurs arrangements de lignes ou de courbes parallèles les unes aux autres, tels que les arrangements Al à A4 illustrés à la figure 3, l'arrangement Al de la figure 4, ou encore les arrangements Al à A3 de la figure 5.
Grâce à l'alternance des zones Zl et Z0, au fait que les zones Z0, par définition moins dures que les zones Zl, s'usent plus vite que ces dernières, et au fait régulateur que l'usure des zones ZO ne peut cependant précéder, en épaisseur, l'usure des zones Zl que d'une quantité limitée entre autres par la dureté de la pièce abrasée, de nouveaux bords d'attaque offerts par des grains abrasifs 2 présents dans les zones Zl sont découverts au fur et à mesure de l'usure du dispositif d'abrasion de l'invention, ce qui garantit une efficacité optimale de ce dernier jusqu'à son usure totale.
Par ailleurs, et notamment dans le cas où le produit est obtenu par le procédé précédemment décrit, les grains abrasifs 2 se concentrent (figure 2) dans une couche superficielle 11 du support 1, la couche profonde 12 de ce support étant exempte de grains abrasifs 2, sauf accident ou imperfection de coulée de la matière liante 10.
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Dans ces conditions, non seulement le degré d'usure du dispositif de l'invention est aisé à vérifier, ce qui écarte le risque de rebut précoce d'un dispositif encore opérationnel, mais il est en outre possible de réaliser des dispositifs d'abrasion ne contenant que peu de grains abrasifs, donc relativement peu coûteux.
Enfin, comme le montre la figure 2, les grains abrasifs ont une tendance naturelle, sous l'effet du champ magnétique, à s'orienter de manière que leur plus grande dimension soit sensiblement perpendiculaire à la surface externe de la couche superficielle, ce qui augmente encore la cohésion entre le support 1 et les grains abrasifs 2, ainsi que la longévité du dispositif d'abrasion.
Claims (11)
1. Dispositif d'abrasion, comprenant un support (1), réalisé par durcissement d'une matière à viscosité variable (10), et des grains abrasifs (2) inclus dans le support (1), caractérisé en ce que chaque grain abrasif (2) comprend un noyau abrasif (20) enrobé d'un métal ou d'un alliage métallique (21) sensible à une attraction magnétique, et en ce que les grains abrasifs (2) se rassemblent dans des zones (Zl) de concentration en grains abrasifs relativement forte, séparées les unes des autres par des zones (ZO) de concentration en grains abrasifs relativement faible.
2. Dispositif d'abrasion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support (1) comprend une couche superficielle (11) et une couche profonde (12), et en ce que la couche profonde (12) est exempte de grains abrasifs (2) .
3. Dispositif d'abrasion suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des zones (ZO) de concentration relativement faible exemptes de grains abrasifs (2) .
4. Dispositif d'abrasion suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les zones (Zl) de concentration relativement forte forment au moins un arrangement (Al, A2, A3) de lignes ou de courbes parallèles les unes aux autres.
5. Dispositif d'abrasion suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière à viscosité variable (10) est une résine polymérisable.
6. Dispositif d'abrasion suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la résine polymérisable est un polyester ou un polyuréthane.
7. Dispositif d'abrasion suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les
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grains abrasifs (2) présentent une plus grande dimension sensiblement perpendiculaire à la couche superficielle (11) .
8. Procédé de fabrication d'un dispositif d'abrasion, comprenant notamment les étapes consistant à : préparer un moule (3) délimité au moins par un fond (30) et un bord (31), le fond (30) formant une surface (300) soumise à un champ magnétique présentant des variations d'intensité et/ ou de polarité le long d'au moins une dimension (L) de cette surface (300) ; saupoudrer, sur le fond (30) du moule, des grains abrasifs (2) dont chacun comprend un noyau abrasif (20) enrobé d'un métal ou d'un alliage métallique (21) sensible à une attraction magnétique ; dans le moule (3), sur les grains abrasifs (2), une matière durcissable (10) prise dans un état fluide ou mou, ce dont résulte une inclusion des grains abrasifs (2) dans la matière (10); attendre le durcissement de la matière durcissable (10), ce dont résulte, entre les grains abrasifs (2) et la matière (10), une cohésion qui les combine en un même dispositif d'abrasion (4); et démouler le dispositif d'abrasion (4).
9. Procédé de fabrication suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les grains abrasifs (2) sont saupoudrés sur le fond (30) en quantité insuffisante pour former une couche unique de grains abrasifs (2) sur tout le fond (30) .
10. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à secouer le moule (3) avant de verser la matière durcissable (10).
11. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, en tant que fond (30) de moule, une plaque ou feuille de caoutchouc (301) dans laquelle sont noyés des aimants ou des particules aimantées (302) .
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