WO1996014963A1 - Outil abrasif, de coupe ou analogue et procede de fabrication de cet outil - Google Patents

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WO1996014963A1
WO1996014963A1 PCT/BE1995/000101 BE9500101W WO9614963A1 WO 1996014963 A1 WO1996014963 A1 WO 1996014963A1 BE 9500101 W BE9500101 W BE 9500101W WO 9614963 A1 WO9614963 A1 WO 9614963A1
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WO
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support
tool according
diamond grains
tool
grains
Prior art date
Application number
PCT/BE1995/000101
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English (en)
Inventor
Thierry Gillet
Théodore Holsteyns
Original Assignee
'diamant Boart', Societe Anonyme
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Priority to DE69509788T priority patent/DE69509788T2/de
Priority to ES95936389T priority patent/ES2133821T3/es
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Priority to GR990402014T priority patent/GR3030933T3/el

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/12—Cut-off wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/001—Manufacture of flexible abrasive materials

Definitions

  • the present invention relates to an abrasive tool for cutting, drilling or grinding building materials comprising a support associated with or provided with a structure, positioning diamond grains.
  • the known abrasive or cutting tool of the aforementioned type when it is a cutting disc, consists of a circular support of sheet steel and a metallic structure formed by a succession of segments, teeth or a continuous rim or diamond crown fixed, for example, by brazing, welding or sintering on the periphery of this sheet.
  • the metal structure consists of a body sintered by powder metallurgy incorporating the diamond grains. In the construction applications targeted by the present invention, these grains generally have a size ranging from 20 to 80 US-MESH (standard ISO 6106 / FEPA or ANSI B74-16).
  • abrasive particles In the case of discs, abrasive particles, generally formed of silicon carbide, extend over the entire surface of the disc and are incorporated in a phenolic resin reinforced with synthetic fibers.
  • these discs have the drawback that the abrasive part is very weak and wears out quickly.
  • the diameter of such a disc rapidly decreases during use and therefore requires frequent replacement during relatively intensive use.
  • the grain-bearing structure only exists virtually.
  • the diamond grains have been previously coated with a microscopic layer of nickel of maximum 20 microns having the particularity of better adhering to said resin. Therefore, a lattice-like structure is not necessary.
  • This design remains limited to tools exclusively for grinding or grinding, where the friction forces transmitted in diamond remain well below the forces generally encountered during sawing.
  • the grain size is less than 200 microns and is commonly between 100 and 400 US-MESH.
  • One of the essential aims of the present invention is to remedy the drawbacks of these types of known abrasive tools and to present an abrasive, cutting or similar tool which may be suitable both for intensive use and for relatively infrequent use, in particular thanks to its relatively low manufacturing price compared to its lifespan, which also provides the user with performance and safety, especially when this tool is used dry.
  • the invention allows the user to have an abrasive tool continuously having a substantially constant depth of cut.
  • the support essentially consists of a body molded, cast, injected or pressed from a material having a melting point above the temperature of use and below 1000 ° C and incorporating a structure device itself carrying and positioning the abrasive diamond grains. These are at least distributed in the direction in which the tool must be applied to the material to be worked, the structure having open spaces, recesses or pores and being at least partially embedded in the aforementioned material, which penetrates at least partially in these interstices so as to allow the structure to be secured to the support and to transmit a torque from a motorized axis.
  • the diamond grains advantageously have a size between 20 and 80 US-MESH and preferably between
  • the aforementioned structure comprises an assembly of particles each formed by grains of diamonds coated with a connecting envelope, these particles being fixed, directly or not, to each other in such a way as to leave between them interstices in which penetrates the aforementioned material to form an anchorage with the aforementioned support.
  • Figure 1 is a side view of a known diamond disc.
  • Figure 2 is, on a larger scale, a similar side view of part of the periphery of the disc shown in Figure 1.
  • Figure 3 is a side view of an abrasive disc according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 4 is, on a larger scale, a similar view of a portion of the peripheral edge of this first embodiment in which the material constituting the support of the disc has been omitted.
  • Figure 5 is a perspective view of a drill according to the invention.
  • Figure 6 is a perspective view of a sanding wheel according to the invention.
  • FIG. 7 is a partial sectional and perspective view of an additional particular embodiment of diamond tools according to the invention.
  • FIG. 1 represents a first known type of abrasive, cutting or cutting disc comprising a circular support 1, formed of a steel sheet, and a metallic structure 2, formed by a succession of diamond segments fixed by brazing, welding or sintering on the periphery of this sheet.
  • a disc is generally called a "diamond disc”.
  • the abovementioned concretions, forming the segments 2 can either be formed in situ by sintering on the periphery of the support 1, or be preformed sintered and fixed on the periphery of the support 1 by brazing or welding, or even by mechanical means.
  • the junction between the support 1 and the various segments 2 is indicated by the reference 6 ′ in FIG. 2.
  • the circular support 1 has a central bore 5 serving to drive the disc around its axis.
  • the height or thickness of the segments 2 in the radial direction of the support 1 is traditionally less than 10 mm. These segments 2 are caused to wear out during sawing by slow abrasion of the metal matrix 4, while their cutting power is constantly regenerated by successive appearance of the layers of diamond grains 3.
  • This type of disc is renowned for its cutting performance, wet or dry, in virtually all building materials, and generally in use on portable or table-top machines. The diameters generally range from 100 to 500 mm.
  • notches 11 are provided between two consecutive segments 2.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a cutting disc according to the invention.
  • the essential characteristic of the invention lies in the design and production of the structure 2 where the diamond grains 3 will have the best possible adhesion to take up the stresses induced by the cutting work.
  • the structure 2 can be obtained prior to the molding of the support 1 by agglomeration of abrasive particles 8 containing the diamond grains 3.
  • the dimensions and the number of these interstices, hollow or pores 9 are in particular a function of the nature , more particularly of the viscosity, of the material 6 from which the support 1 is made.
  • the support 1 consists of a material 6 molded, cast, injected or pressed having a melting point greater than the temperature of the tool during use and less than 1000 ° C.
  • the abrasive particles 8 are embedded in the material of the support 1, for example by overmolding so that this material 6, in the liquid or pasty state, can penetrate sufficiently into these interstices, recesses or pores 9 to obtain a rigid fixing. and reliable between the support and the structure 2 formed essentially by these abrasive particles 8 and above all to allow a sufficiently large torque to be transmitted from the support 1 to the diamond grains 3 during the use of this tool.
  • the volume part occupied by the structure 2 at the periphery amounts to 60% while the material 6 has a penetration rate greater than 90% in the recesses, pores or interstices 9.
  • These diamond grains can be agglomerated on a trellis or on a perforated plate by brazing, sintering or electroplating.
  • the structure 2 can be directly obtained by coating each diamond grain 3 (as shown in FIG. 5), or a set of such grains by a coating and bonding layer or envelope 7. These coating methods are known so that it is not necessary to describe them here.
  • the particles 8 obtained by coating grains of diamonds 3 are agglomerated together by brazing, gluing or sintering in the desired shape and dimension of the structure 2, that is to say ensuring that recesses, pores or interstices 9 remain between the agglomerated particles 8.
  • Another embodiment of the structure 2 is obtained by agglomeration by the same means of diamond wires assembled in the desired directions, so as to form, for example, a trellis in the network in two or more layers of such wires.
  • These threads can be obtained by extrusion of metallic powders or other premixes with diamond grains and a plasticizer allowing passage through suitable dies. Any other technique related to injection molding is also applicable for obtaining derived forms, the size of the particles 8 obtained having to be at least 300 microns. Furthermore, the average diameter of the diamond grains itself is preferably greater than 200 ⁇ m. Thus, the thickness of the coating layer 7 is at least 50 ⁇ m.
  • the structure 2 can be produced in situ at the same time as the molding, casting, injection or pressing operation of the support 1 of the tool is carried out, provided that the materials chosen layers 7 for coating or for the formation of diamond grain agglomerates 3 are compatible to react chemically with the material 6 of the support 1.
  • the chemical reaction is understood to mean the formation of an interface 7 ′ between two parts which is likely to create sufficient adhesion of one with respect to the other.
  • the layer 7 is formed of a metal, such as nickel
  • the material 6 of the support 1 is formed of another metal, such as aluminum
  • the interface 7 ' is formed of an alloy of these two metals.
  • thermo-mechanical characteristics of the materials used for the formation of the layer 7 of the agglomerated particles 8 must be greater than the thermomechanical characteristics of the materials 6 used for the production of the support 1.
  • the present invention provides that the coating layer 7 of the diamond grains 3 either advantageously metallic of the iron, nickel, cobalt, copper, zinc type or their derivative alloys if the material 6 of the support 1 is a metal with a low melting point, such as aluminum, copper, zinc or their respective alloys, such as alpax, bronze, brass or zamak, or possibly a high performance polymer of the polyimide, polysulfone or PEEK (polyetheresterketone) type.
  • This layer 7 will either be metallic of the same type as above, or based on polymers or liquid crystals of high thermomechanical performance, such as polyides, polysulfones, PEEK, when the support 1 will consist of a less sophisticated polymer, such as polyesters, epoxy possibly reinforced with glass fibers, aramid or carbon.
  • Figure 4 relates to a diamond disc whose rigid structure formed of said particles 8 extends in a ring around the periphery of the support 1.
  • this structure has a wavy shape in a direction tangential to this periphery, c ' that is, in the direction of the torque applied to the disc during use.
  • the material 6, from which the support 1 is formed not only penetrates into the recesses 9 between the particles 8, but also completely fills the hollows 10 created laterally in the rigid structure 2 by this wavy shape. This further improves the attachment of the latter to the support 1.
  • the width of the structure 2 carrying the diamond grains 3 can be variable and be essentially a function of the desired lifetime of the tool and the depth of cut required.
  • the invention allows a wide choice of this width, for example from 1 to 25 mm.
  • the support 1 is placed immobile in a suitable mold, not shown in the figures, and the material 6 of which is formed is injected, poured or pressed. the support in this mold in such a way that this material at least partially envelops the structure 2 and penetrates into the interstices 9 of this structure 2 thus making it possible to make the two parts intimately connected.
  • the molding techniques are known in industrial practices.
  • the support 1 of the tool is metallic, the casting methods for molten metal, sand, shell or pressure in permanent mold will preferably be used.
  • the tool support is made of thermosetting or thermoplastic synthetic materials, the appropriate injection or molding methods will preferably be used.
  • a steel frame 17 or a synthetic material can be placed beforehand in the mold used for the formation of the support.
  • the support 1 is molded, cast or injected around this structure 2 makes it possible to produce a large number of types of support, both with regard to the geometry of the surfaces of the support and the composition thereof. Consequently, if the tool constitutes a cutting disc, it is possible to reduce the lateral contact surface of the latter with the material to be cut, for example by providing an embossing on the lateral faces of the concretion.
  • fins 12 can be shaped in the lateral faces of the support 1, as shown in FIG. 6, to ensure ventilation of the latter when the disc is used, particularly when dry.
  • a certain quantity of grains of carbide 13 or of another hard material can be mixed with the resin at the level of the lattice 2 in the form of a crown. These grains of carbide 13 or of this other hard material can thus be located in the meshes of the lattice 2.
  • the quantity of grains of carbide or of this other hard material represents at most ten times the volume of the quantity of diamond grains 3 .
  • these grains of carbide or another hard material 13 can also take place during the constitution of the mesh 2 by brazing, sintering or bonding to the latter.
  • these grains 13 could be premixed with the diamond grains 3 to be fixed on the trellis 2 and therefore be found both on the trellis 2 itself and in the meshes thereof and even be distributed in the support 1 in order to improve the longevity of the latter.
  • composition of the support 1 also thanks to the very simple conventional technique which can be applied for its formation, it is possible to incorporate therein loads of extremely varied nature and inserts even of very complex shape.
  • particles with high thermal conductivity so as to facilitate the evacuation of calories, generated during the cutting force when the tool is used dry, from the periphery towards the axis of the machine driving the tool.
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a drill bit provided with a metal structure 2 containing diamond grains 3, corresponding to the embodiment, as shown in Figure 5.
  • the material 6, including the cylindrical support 1 of this drill is formed is advantageously metal cast in a mold, not shown, in which the structure was already placed 2 positioning the diamond grains 3.
  • This structure consists of a succession of plates distributed at equal distances along the free circular edge of the support 1 and cast therein.
  • this support 1 is provided, on the side opposite its free circular edge, with an axial rod 14 for mounting the drill bit on a drive machine, not shown.
  • This rod 14 is advantageously formed by an insert which, during the formation of the support 1, is molded by the material 6 of which the latter is made.
  • Figure 8 is a perspective view of a grinding wheel, according to the invention, which is manufactured in the same way as the disc according to Figure 4 and the drill according to Figure 7 and whose fastening members 15 are also constituted by molded inserts in the support 1.
  • FIG. 9 relates to a particular embodiment of diamond tools, according to the invention, for milling or surfacing objects 16 made of stony or vitreous materials.
  • the working face that is to say the structure 2 positioning the diamond grains, can be of very varied shape. Indeed, it can not only be flat, as in a cup wheel, or cylindrical as for a polishing roller, but it can also have a concave or convex profile, such as for molding wheels or polishing shoes.

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Abstract

Outil abrasif, de coupe ou analogue comprenant un support (1) associé à une structure rigide (2) positionnant des grains de diamant (3) et destinée à être appliquée suivant une direction déterminée sur un matériau à traiter (16), le support (1) étant essentiellement constitué d'une matière (6) moulée, coulée, injectée ou pressée, les grains de diamant (3) étant au moins répartis suivant la direction déterminée susdite par rapport à la structure (2), cette structure présentant des interstices ou pores ouverts et étant au moins partiellement noyée dans la matière (6), cette dernière pénétrant au moins partiellement dans ces interstices ou pores, de manière à permettre de solidariser cette structure (2) du support (1) et de transmettre un couple à partir de ce dernier aux grains de diamant (3).

Description

Outil abrasif, de coupe ou analogue et procédé de fabrication de cet outil.
La présente invention est relative à un outil abrasif, pour la coupe, le forage ou le meulage de matériaux de construction comprenant un support associé à ou muni d'une structure, positionnant des grains de diamant.
L'outil abrasif ou de coupe connu du type précité, lorsqu'il s'agit d'un disque à tronçonner, est constitué d'un support circulaire en tôle d'acier et d'une structure métallique formée par une succession de segments, de dents ou d'une jante ou couronne continue diamantés fixés, par exemple, par brasage, par soudage ou par frittage sur la périphérie de cette tôle. Dans ces cas connus, la structure métallique est constituée d'un corps fritte par la métallurgie des poudres incorporant les grains de diamant. Dans les applications de la construction visées par la présente invention, ces grains ont généralement une taille allant de 20 à 80 US-MESH (norme ISO 6106/FEPA ou ANSI B74- 16) .
Le prix de revient d'un tel outil connu est relativement élevé aussi bien par suite du coût des produits utilisés que de la main d'oeuvre spécialisée requise pour la fixation de la partie diamantee précitée sur la tôle ou que du grand nombre d'étappes de fabrication nécessaires à sa fabrication.
De ceci résulte que les frais d'investissement dans un outil de ce genre ne sont justifiés que pour les professionnels qui en font une utilisation relativement intense.
Pour des utilisations occasionnelles, il existe des outils abrasifs très peu coûteux. Dans le cas des disques, des particules abrasives, formées généralement de carbure de silicium, s'étendent sur toute la surface du disque et sont incorporées dans une résine phénolique renforcée par des fibres synthétiques. Toutefois, ces disques présentent l'inconvénient que la partie abrasive est très peu résistante et s'use rapidement. Ainsi, le diamètre d'un tel disque diminue rapidement au cours de l'utilisation et nécessite, par conséquent, un remplacement fréquent lors d'une utilisation relativement intensive.
De plus, par suite du fait que ces disques sont peu résistants, un risque important existe qu'ils se fissurent et éclatent en blessant ainsi éventuellement l'utilisateur.
Un autre inconvénient, non négligeable dans certains cas, est que l'utilisateur ne dispose jamais d'une profondeur de passe constante et optimale pour un même disque par suite de cette usure rapide. De ce fait, la fréquence de remplacement est d'autant plus élevée.
Par ailleurs, il existe également des outils de sciage ou de meulage dans lesquels la structure portant des grains de diamant à la périphérie de l'outil est formée d'un treillis fixé dans une résine. De tels outils présentent surtout les inconvénients d'avoir non seulement une durée de vie relativement réduite mais également la limitation d'être utilisés exclusivement avec un réfrigérant pour éviter la dégradation de la dite résine, celle-ci étant généralement de faible résistance thermique. L'utilisation à sec n'est donc pas possible avec ce type d'outil.
Dans encore d'autres outils connus la structure portant les grains n'existe que virtuellement. Les grains de diamants ont été préalablement revêtus par une couche microscopique de nickel d'au maximum 20 microns ayant la particularité de mieux adhérer à ladite résine. De ce fait, une structure en forme de treillis ne s'avère pas nécessaire. Cette conception reste limitée à des outils exclusivement de meulage ou de rectification, là où les efforts de frottement transmis en diamant restent bien en deçà des efforts généralement rencontrés lors du sciage. Dans ces outils la taille des grains est inférieure à 200 microns et est couramment comprise entre 100 et 400 US- MESH. Un des buts essentiels de la présente invention est de remédier aux inconvénients de ces types d'outils abrasifs connus et de présenter un outil abrasif, de coupe ou analogue qui peut convenir aussi bien pour des usages intensifs que pour des usages relativement peu fréquents, notamment grâce à son prix de fabrication relativement réduit comparé à sa durée de vie, et qui, de plus, assure à l'utilisateur performance et sécurité, surtout quand cet outil est utilisé à sec. En outre, l'invention permet à l'utiliseur de disposer d'un outil abrasif présentant continuellement une profondeur de passe sensiblement constante.
A cet effet, suivant l'invention, le support est essentiellement constitué d'un corps moulé, coulé, injecté ou pressé en une matière présentant un point de fusion supérieur à la température d'utilisation et inférieur à 1000°C et incorporant une structure périphérique elle-même portant et positionnant les grains de diamant abrasifs. Ceux-ci sont au moins répartis suivant la direction selon laquelle l'outil doit être appliqué sur le matériau à travailler, la structure présentant des interstices, évidements ou pores ouverts et étant au moins partiellement noyée dans la matière susdite, qui pénètre au moins partiellement dans ces interstices de manière à permettre de solidariser la structure au support et de transmettre un couple à partir d'un axe motorisé. Les grains de diamant ont avantageusement une taille comprise entre 20 et 80 US-MESH et préférentiellement entre
30 et 60 US-MESH.
Avantageusement, la structure précitée comprend un assemblage de particules formées chacune de grains de diamants enrobés par une enveloppe de liaison, ces particules étant fixées, directement ou non, les unes aux autres d'une manière telle à laisser subsister entre elles des interstices dans lesquels pénètre la matière précitée pour former un ancrage avec le support précité. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, de quelques formes de réalisation particulières de l'invention avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue latérale d'un disque diamanté connu.
La figure 2 est, à plus grande échelle, une vue latérale analogue d'une partie de la périphérie du disque montré à la figure 1. La figure 3 est une vue latérale d'un disque abrasif suivant une première forme de réalisation de l'invention.
La figure 4 est, à plus grande échelle, une vue analogue d'une partie du bord périphérique de cette première forme de réalisation dans laquelle la matière constituant le support du disque a été omise.
La figure 5 est une vue en perspective d'un foret suivant l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective d'une meule de ponçage suivant l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe et perspective partielle d'une forme de réalisation particulière supplémentaire d'outils diamantés suivant l'invention. Dans ces différentes figures, les mêmes chiffres de référence concernent des éléments analogues ou identiques. La figure 1 représente un premier type connu de disque abrasif, de coupe ou à tronçonner comprenant un support circulaire 1, formé d'une tôle d'acier, et une structure métallique 2, formée par une succession de segments diamantés fixés par brasage, soudage ou frittage sur la périphérie de cette tôle. Un tel disque est généralement appelé "disque diamanté".
Comme il résulte plus clairement de la figure 2, dans ces segments 2, des grains de diamant 3 sont maintenus dans une matrice métallique 4 formée par frittage de poudres métalliques. Une telle matrice comprenant les grains de diamant 3 positionnés rigidement les uns par rapport aux autres dans celle-ci, dont sont constitués les segments 2, est généralement appelée "concrétion" et est fixée à la périphérie du support circulaire 1. Cette fixation peut être réalisée par diverses méthodes d'assemblage.
Ainsi, les concrétions précitées, formant les segments 2, peuvent soit être formées in situ par frittage sur la périphérie du support 1, soit être préformées frittées et fixées sur la périphérie du support 1 par brasage ou soudage, soit encore par des moyens mécaniques. La jonction entre le support 1 et les divers segments 2 est indiquée par la référence 6' sur la figure 2. Le support circulaire 1 présente un alésage central 5 servant à l'entraînement du disque autour de son axe.
La hauteur ou épaisseur des segments 2 en direction radiale du support 1 est traditionnellement inférieure à 10 mm. Ces segments 2 sont amenés à s'user au cours de sciage par abrasion lente de la matrice métallique 4, alors que leur pouvoir de coupe se régénère constamment par apparition successive des couches de grains de diamants 3. Ce type de disque est réputé pour ses performances de coupe, à l'eau ou à sec, dans pratiquement tous les matériaux de construction, et généralement en utilisation sur machines portatives ou machines sur table. Les diamètres vont généralement de 100 à 500 mm.
Il y a encore lieu de remarquer que, dans la forme de réalisation montrée à la figure 1, des encoches 11 sont prévues entre deux segments consécutifs 2.
Toutefois, au lieu d'une succession de segments diamantés, il est possible de prévoir à la périphérie de cette tôle une jante ou couronne diamantee continue. La figure 3 est une représentation schématique d'un disque de tronçonnage suivant l'invention. La caractéristique essentielle de l'invention réside dans la conception et la réalisation de la structure 2 où les grains de diamant 3 auront la meilleure adhésion possible pour reprendre les contraintes induites par le travail de coupe. Suivant l'invention, la structure 2 peut être obtenue préalablement au moulage du support 1 par agglomération de particules abrasives 8 contenant les grains de diamant 3. Les dimensions et le nombre de ces interstices, évide ents ou pores 9 sont notamment fonction de la nature, plus particulièrement de la viscosité, de la matière 6 dont est constitué le support 1. En effet, suivant l'invention, le support 1 est constitué d'une matière 6 moulée, coulée, injectée ou pressée présentant un point de fusion supérieur à la température de l'outil lors de son utilisation et inférieur à 1000°C. Ainsi, les particules abrasives 8 sont noyées dans la matière du support 1 par exemple par surmoulage de manière telle que cette matière 6, à l'état liquide ou pâteuse, puisse pénétrer suffisamment dans ces interstices, évidements ou pores 9 pour obtenir une fixation rigide et fiable entre le support et la structure 2 formée essentiellement par ces particules abrasives 8 et surtout pour permettre de transmettre un couple suffisamment important à partir du support 1 aux grains de diamant 3 lors de l'utilisation de cet outil. A titre d'exemple, la partie volumique occupée par la structure 2 en périphérie se monte à 60 % tandis que la matière 6 a un taux de pénétration supérieur à 90 % dans les évidements, pores ou interstices 9. Ces grains de diamant peuvent être agglomérés sur un treillis ou sur une plaque ajourée par brasage, frittage ou dépôt électrolytique.
Avantageusement, pour une question de prix de revient et de performance au travail, la structure 2 peut être directement obtenue par un enrobage de chaque grain de diamant 3 (comme montré à la figure 5), ou d'un ensemble de tels grains par une couche ou enveloppe d'enrobage et de liaison 7. Ces méthodes d'enrobage sont connues si bien qu'il n'est pas nécessaire de les décrire ici. Les particules 8 obtenues par enrobage de grains de diamants 3 sont agglomérées entre-elles par brasage, collage ou frittage dans la forme et la dimension souhaitées de la structure 2, c'est-à-dire en veillant que des évidements, pores ou interstices 9 subsistent entre les particules agglomérées 8.
Une autre forme de réalisation de la structure 2 est obtenue par l'agglomération par les mêmes moyens de fils diamantés assemblés suivant les directions souhaitées, de manière à former par exemple un treillis au réseau en deux ou plus de couches de tels fils. Ces fils peuvent être obtenus par extrusion de poudres métalliques ou autres prémélangées aux grains de diamant et à un plastifiant permettant le passage dans des filières adéquates. Toute autre technique apparentée au moulage par injection est également applicable pour obtenir des formes dérivées, la taille des particules 8 obtenues devant au minimum être de 300 microns. Par ailleurs, le diamètre moyen des grains de diamant même est de préférence supérieur à 200 μm. Ainsi, l'épaisseur de la couche d'enrobage 7 est au moins de 50 μm. Suivant encore une autre forme de l'invention, la structure 2 peut être réalisée in situ en même temps que s'effectue l'opération de moulage, coulée, injection ou pressage du support 1 de l'outil, à la condition que les matières choisies des couches 7 d'enrobage ou pour la formation d'agglomérats de grains de diamant 3 soient compatibles pour réagir chimiquement avec la matière 6 du support 1. On entend par réaction chimique, la formation d'un interface 7' entre deux parties qui est susceptible de créer une adhésion suffisante de l'une par rapport à l'autre. Ainsi, si par exemple la couche 7 est formée d'un métal, tel que du nickel, et que la matière 6 du support 1 est formée d'un autre métal, tel que de l'aluminium, l'interface 7' est formé d'un alliage de ces deux métaux.
Vu la concentration élevée des particules 8 à la périphérie de l'outil, la réaction chimique in-situ forme un réseau continu joignant les particules entre- elles, en formant ainsi la dite structure 2. II est entendu que les caractéristiques thermo-mécaniques des matières utilisées pour la formation de la couche 7 des particules 8 agglomérées doivent être supérieures aux caractéristiques thermomécaniques des matières 6 utilisées pour la réalisation du support 1. Pour ce faire, la présente invention prévoit que la couche d'enrobage 7 des grains de diamant 3 soit avantageusement métallique du type fer, nickel, cobalt, cuivre, zinc ou de leurs alliages dérivés si la matière 6 du support 1 est un métal à bas point de fusion, tel l'aluminium, le cuivre, le zinc ou leurs alliages respectifs, tels l'alpax, le bronze, le laiton ou le zamak, ou éventuellement un polymère haute performance de type polyimide, polysulfone ou PEEK (polyetheresterketone) . Cette couche 7 sera soit métallique du même type que ci- dessus, soit à base de polymères ou cristaux liquides de haute performance thermo-mécanique, tels que polyi ides, polysulfones, PEEK, quand le support 1 sera constitué d'un polymère moins sophistiqué, tel les polyesters, epoxy éventuellement renforcées par des fibres de verre, aramide ou carbone.
La figure 4 se rapporte à un disque diamanté dont la structure rigide formée desdites particules 8 s'étend suivant une couronne autour de la périphérie du support 1. De plus, cette structure présente une forme ondulée suivant une direction tangentielle à cette périphérie, c'est-à-dire dans la direction du couple appliqué sur le disque lors de son utilisation.
Toutefois, comme montré en détail a la figure 5, la matière 6, dont est formé le support 1, ne pénètre pas seulement dans les évidements 9 entre les particules 8, mais remplit également complètement les creux 10 créés latéralement dans la structure rigide 2 par cette forme ondulée. Ceci permet d'améliorer encore la fixation de cette dernière au support 1.
La largeur de la structure 2 portant les grains de diamant 3 peut être variable et être essentiellement fonction de la durée de vie souhaitée de l'outil et de la profondeur de passe requis. L'invention permet un grand choix de cette largeur, par exemple de 1 à 25 mm.
Par ailleurs, au lieu de prévoir une couronne diamantee continue, comme dans la forme de réalisation montrée à la figure 4, il est possible de former des segments diamantés successifs 2 séparés par des encoches 11 pénétrant éventuellement jusque dans le support 1, comme dans le cas du disque diamanté connu, montré à la figure 1.
En général, pour fixer le support 1 à la structure diamanté 2 ainsi obtenue, on place cette dernière d'une manière immobile dans un moule approprié, non représenté aux figures, et l'on injecte, coule ou presse la matière 6 dont est formé le support dans ce moule d'une manière telle que cette matière enveloppe au moins partiellement la structure 2 et pénètre dans les interstices 9 de cette structure 2 permettant ainsi de rendre les deux parties intimement solidaires.
Les techniques de moulage sont connues dans les pratiques industrielles. Quand le support 1 de l'outil est métallique, on utilisera préferentiellement les méthodes de coulée du métal en fusion, en sable, en coquille ou sous pression en moule permanent. Quand le support de l'outil est en matériaux synthétiques thermodurcissables ou thermoplastiqueε, on utilisera préferentiellement les méthodes d'injection ou de moulage adéquates.
Afin d'augmenter la rigidité du support 1, ainsi obtenu, une armature en acier 17 ou en une matière synthétique peut être placée préalablement dans le moule utilisé pour la formation du support.
Le fait que le support 1 est moulé, coulé ou injecté autour de cette structure 2 permet de réaliser un grand nombre de types de support, aussi bien en ce qui concerne la géométrie des surfaces du support que la composition de celui-ci. Dès lors, si l'outil constitue un disque à tronçonner, il est possible de réduire la surface de contact latérale de celui-ci avec le matériau à couper en prévoyant par exemple un gaufrage aux faces latérales de la concrétion. De la même façon, des ailettes 12 peuvent être façonnées dans les faces latérales du support 1, comme montré à la figure 6, pour assurer une ventilation de ce dernier lors de l'utilisation du disque, particulièrement à sec.
Il est également possible de former directement le corps de l'outil dans l'alésage voulu 5 du support 1. Il est encore possible de réaliser un support 1 dont l'alésage 5 est situé en dehors du plan de celui-ci, de manière à obtenir ainsi un disque dit : "à moyeu déporté" . Pour réaliser toutes ces différentes formes du support 1, il suffit simplement d'adapter la construction du moule, dans lequel est formé ce dernier par des procédés classiques de formage déjà cités ci-dessus. Par ailleurs, il est possible de mouler un marquage, des références, la flèche de rotation etc.. dans la masse du support 1.
Comme montré à la figure 3, dans laquelle la structure 2 est formée d'un treillis, une certaine quantité de grains de carbure 13 ou d'une autre matière dure peut être mélangée à la résine au niveau du treillis 2 en forme de couronne. Ces grains de carbure 13 ou de cette autre matière dure peuvent se localiser ainsi dans les mailles du treillis 2. La quantité de grains de carbure ou de cette autre matière dure représente tout au plus dix fois le volume de la quantité de grains de diamant 3.
L'addition de ces grains en carbure ou en une autre matière dure 13 peut également avoir lieu lors de la constitution du treillis 2 par brasage, frittage ou collage à ce dernier. Ainsi, ces grains 13 pourraient être prémélangés aux grains de diamant 3 à fixer sur le treillis 2 et donc se trouver aussi bien sur le treillis 2 même que dans les mailles de celui-ci et même être répartis dans le support 1 afin d'améliorer la longévité de ce dernier.
Pour ce qui concerne la composition du support 1, également grâce à la technique classique très simple pouvant être appliquée pour sa formation, il est possible d'y incorporer des charges de nature extrêmement variées et des inserts même de forme très complexe. Ainsi, il est possible d'incorporer dans celui-ci des particules à haute conductivité thermique de manière à faciliter l'évacuation de calories, générées lors de l'effort de coupe quand l'outil est utilisé à sec, de la périphérie vers l'axe de la machine entraînant l'outil.
La figure 7 est une vue schématique en perspective d'un foret muni d'une structure métallique 2 contenant des grains de diamant 3, correspondant à la forme de réalisation, telle que montrée à la figure 5. La matière 6, dont le support cylindrique 1 de ce foret est formé, est avantageusement du métal coulé dans un moule, non représenté, dans lequel était déjà placée la structure 2 positionnant les grains de diamant 3. Cette structure est constituée d'une succession de plaquettes reparties à des distances égales le long du bord circulaire libre du support 1 et coulées dans ce dernier. De plus, ce support 1 est muni, du côté opposé à son bord circulaire libre, d'une tige axiale 14 pour le montage du foret sur une machine d'entraînement, non représentée. Cette tige 14 est avantageusement formée par un insert qui, lors de la formation du support 1, est surmoulé par la matière 6 dont ce dernier est constitué.
La figure 8 est une vue en perspective d'une meule, suivant l'invention, qui est fabriquée de la même façon que le disque suivant la figure 4 et le foret suivant la figure 7 et dont les organes de fixation 15 sont également constitués par des inserts moulés dans le support 1.
La figure 9 concerne une forme de réalisation particulière d'outils diamantés, suivant l'invention, pour le fraisage ou le surfaçage d'objets 16 en matériaux pierreux ou vitreux. Comme montré par cette figure la face de travail, c'est-à-dire la structure 2 positionnant les grains de diamant, peut être de forme très variée. En effet, elle peut être non seulement plane, comme dans une meule boisseau, ou cylindrique comme pour un rouleau de polissage, mais elle peut également avoir un profil concave ou convexe, tel que pour les meules de moulurage ou des sabots de polissage.

Claims

REVENDICATIONS 1. Outil abrasif, de coupe ou analogue comprenant un support (1) associé à une structure (2) positionnant des grains de diamant (3) et destinée à être appliquée suivant une direction déterminée sur un matériau à traiter (16), caractérisé en ce que le support (1) est essentiellement constitué d'une matière (6) moulée, coulée, injectée ou pressée présentant un point de fusion supérieur à la température d'utilisation de l'outil et inférieur à 1000°C, les grains de diamant (3) étant au moins répartis suivant la direction déterminée susdite par rapport à la structure (2), cette structure présentant des interstices ou pores ouvertes et étant au moins partiellement noyée dans la matière (6), cette dernière pénétrant au moins partiellement dans ces interstices ou pores, de manière à permettre de solidariser cette structure (2) du support (1) et de transmettre un couple à partir de ce dernier aux grains de diamant (3) .
2. Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la structure précitée (2) comprend une plaque ajourée ou un treillis auquel sont fixées rigidement les grains de diamant (3) de façon tridimensionnelle.
3. Outil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les grains de diamant (3) sont fixés au treillis ou à la plaque ajourée (2) par brasage, collage, frittage ou dépôt électrochimique.
4. Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la structure précitée (2) comprend un assemblage de particules (8) formées chacune de grains de diamant (3) enrobés par une enveloppe de liaison (7), ces particules (8) étant fixées les unes aux autres d'une manière telle à laisser subsister entr'elles des pores ou interstices (9) et à former ainsi une structure (2) sous forme de squelette incorporant des grains de diamant (3).
5. Outil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe précitée (7) est formée ou recouverte par une substance présentant un point de fusion supérieur à celui de la matière (6), tel qu'une matière thermoplastique de haute performance, du type polyimide, polysulfone, polyetheresterketone (PEEK) ou par un mélange d'une poudre métallique et d'une colle, cette enveloppe ayant été soumise à un frittage ou une polymérisation de manière à immobiliser les grains de diamant enrobés (3) les uns par rapport aux autres.
6. Outil suivant l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'enveloppe
(7) contient de la brasure, les grains de diamant enrobés (3) étant soudés les uns aux autres par ladite brasure.
7. Outil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la structure précitée (2) comprend un assemblage d'agglomérats de grains de diamant (3) .
8. Outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la structure précitée (2) comprend des fils extrudés ou formés par injection à partir d'un mélange de grains de diamant (3) et d'une substance à point de fusion supérieur au point de fusion de la matière (6) du support (2) .
9. Outil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la structure précitée (2) comprend un treillis (1) formé à partir de fils extrudés ou formés par injection.
10. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des grains de carbure, notamment de carbure de silicium (13), représentant tout au plus dix fois le volume de la quantité des grains de diamant (3) .
11. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la matière précitée (6) du support (1) est constituée d'un métal, tel que de l'aluminium, ou d'un alliage d'aluminium, de bronze, de laiton ou d'un alliage de zinc.
12. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la matière précitée (6) du support (1) est constituée d'une matière synthétique, telle qu'une matière thermoplastique ou thermodurcissable ou un matériau composite, éventuellement renforcée, par exemple par des fibres.
13. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le support (1) contient une armature, tel qu'un treillis d'acier ou de fibres synthétiques.
14. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la structure précitée (2) fait saillie par rapport au support (1).
15. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que, lorsque la matière précitée (6) du support 1 est constituée d'une résine, cette dernière est chargée de grains abrasifs (13), notamment en carbure de silicium.
16. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est formé d'un disque abrasif, d'une meule ou d'un foret.
17. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la structure précitée (2) positionnant les grains de diamant (3) présente, suivant la direction du couple appliqué, lors de son utilisation, une succession de parties saillantes.
18. Outil suivant la revendication 17, caractérisé en ce que la structure (2) présente une allure sensiblement ondulée suivant la direction du couple précité.
19. Procédé pour la fabrication d'un outil abrasif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'on forme d'abord une structure rigide (2) à interstices ou pores ouvertes positionnant des grains de diamant (3) au moins suivant la direction selon laquelle cette structure est destinée à être appliquée sur un matériau à traiter et en ce que l'on moule, notamment par coulage, pression ou injection, une matière (6) présentant un point de fusion supérieur à la température de l'outil lors de son utilisation et inférieur à 1000°C, de manière à ce que cette matière pénètre dans ces interstices ou pores et forme ainsi un support (1) fixé rigidement à cette structure (2).
20. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que l'on fixe la structure précitée (2) à une armature pour le support (1) et en ce que l'on forme ensuite la matière (6) destinée à constituer le support (1) autour de la structure (2) et de cette armature.
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