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PERFECTIONNEMENTS AUX ROUES OU MEULES ABRASIVES.
L'invention concerne les roues ou meules abrasives et une méthode de fabrication de celles-ci.
Un objet de l'invention est de procurer une roue de meulage, ou meule, destinée à meuler des substances très dures.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un liant et une méthode de réunion ou de liaison particulièrement propres pour la fabrication de roues de meulage ou rodage ou meules dont la partie abrasive comprend des diamants.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un liant pour un abrasif formé de diamants, dont les diamants peuvent être récu- pérés à peu de frais et sans détérioration de ces diamants
Un autre objet de l'invention est de prévoir un liant qui lui-même se rompra.mais qui maintiendra néanmoins les grains abrasifs aussi longtemps que des bords de coupe libres se présen- tent.
D'autres objets de l'invention seront pour partie évidents ou pour partie spécifiés ci-après:
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Conformément, l'invention consiste dans les particularités de construction, de combinaisons d'éléments, d'agencements de parties, et dans les diverses opérations, ainsi que dans la relation et l'ordre de chacune des dites opérations par rapport à une ou plusieurs des autres opérations, le tout comme il sera décrit à titre d'il= lustration ci-après, la portée de la demande étant définie dans les revendications annexées.
Dans le dessin annexé, dans lequel on a représente l'une des diverses réalisations possibles des caractéristiques mécaniques de l'invention, la vue unique est une coupe verticale, transversale et axiale, pratiquée dans un four électrique et une presse ainsi qu'un moule, qui peuvent être utilisés pour exécuter la méthode de l'invention.
Suivant l'invention, on prévoit de l'aluminium sous forme de poudre, dont la grosseur de grains peut être voisine de celle correspondant à 100 mailles, bien que d'autres dimensions puissent être utlisées.
On prévoit également du silicium en poudre qui peut présenter les mêmes dimensions de grains. Prenant environ 60% en poids de silicium, et 40% en poids d'aluminium, on mélange complètement ces poudres ensemble. Cette opération peut être exécutée de toute mani- ère convenable, comme par exemple à la main ou dans un broyeur à boulets. Il doit être entendu qu'un grand nombre de dimensions de grains différentes pourraient être utilisées mais, pour obtenir les meilleurs résultats, il est préférable d'employer des grains très fins.
Au lieu de mélanger des grains ou les poudres d'aluminium et de silicium, on peut former un alliage des deux métaux à la manière usuelle, et ensuite le transformer en poudre ayant la grosseur de grains indiquée.
La poudre ou le mélange de poudres obtenu est alors mélangé avec la quantité requise de grains de diamant. Le diamant en grains qui, en raison de sa dureté extrême et de ses autres qualités, constitue probablement la meilleure substance abrasive connue, existe
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une s .y. v . v s. sous forme connue dans le commerce sous le nom de "bort",qui peut être obtenue en quantités suffisantes et à des prix tels qu'elle peut être utlisée pour la fabrication de roues de meulage ou meules et d'autres corps abrasifs. Bien que le "bort" soit dispendieux, en raison toutefois de la grande supériorité du diamant pour l'abrasion, la roue ou meule formée à l'aide de cette substance comporte des usages, applications et avantages nombreux.
Avec le liant en poudre du type indiqué, on mélange environ de 25 à 50% en volume du dit "bort" dans des dimensions de grains comprises entre 80 et 500 mail- lear exemple.La dimension de maille .du "bort" choisie dépendra de l'opération d'abrasion que la roue ou meule devra exécuter, et l'in- vention n'est pas limitée sous ce rapport, d'autant plus que les opérations de meulage, de polissage et de rodage diffèrent considérablement entre-elles. Pour les opérations de polissage ou de rodage les plus fines on utilisera un grain de "bort" plus fin.
Le mélange des grains abrasifs avec le liant peut être exécu- té à la main.car, bien que des méthodes mécaniques puissent être em- ployées, le "bort" ou poussière de diamant représente une valeur telle qu'il impose l'attention pour la confection du mélange afin d'éviter la perte en diamants.
En se référant au dessin, on prend une quantité mesurée de liant et de "bort" et on la place dans un moule annulaire 1. Ce moule 1 peut comprendre un anneau cylindrique 2 en graphite. Bien que d'autres substances puissent être utilisées avec succès, il est préférable d'employer du graphite, car à la température que l'on préfère employer pour le frittage de la matière, le graphite agit comme protecteur du diamant et de l'alliage également,en se combinant à l'oxygène avant que ce dernier ne puisse atteindre les mati= ères qui sont fondues et frittées.
Le moule comprend en outre, dans la réalisation préférée de l'invention, une paire d'organes plongeurs cylindriques, annulaires, 3 et 4, de préférence aussi établis en graphite pour la raison don= née plus haut, dont le diamètre externe correspond au diamètre interne de l'anneau 2, et chacun d'eux comportant un alésage, 5 et 6 res-
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pectivement, de même axe et du même diamètre , et dans lesquels est disposé un noyau de gràphite 7 s'y ajustant à glissement.
Les anneaux 3 et 4 sont du genre plongeur, et s'adaptent à glissement à l'anneau 2. On place le mélange de diamants et de liant 10 entre les plongeurs 3 et 4, le noyau 7 et l'anneau 2, ainsi que représenté, en remplissant ainsi un espace cylindrique annulaire. On introduit alors le moule 1 dans un four capable de donner une température de 1400 C., et entre des organes d'une presse agencés pour exercer une pression sur les plongeurs 3 et 4 suivant une direction exactement axiale.
Ce four et cet appareil de pression peuvent recevoir toutes formes désirées, et l'inven. tion n'est¯aucunement limitée à des appareils quelconques particuliers mais, à titre d'exemple, on a représenté un support rigide ou un plateau 11, possédant une surface plane horizontale au-dessus de laquelle est disposé un plongeur 12 comportant une surface inférieure plane et horizontale, le dit plongeur pouvant être déplacé verticalement, vers le bas, avec la force requise. Sur le plateau 11 est disposé un four électrique annulaire 13, à résistance de molybdène, d'un type bien connu. Ce four peut comporter un noyau réfractaire cylindrique 14, formé d'oxyde d'aluminium, possédant une paroi externe ondulée 15 dont les convolutions ou ondulations se développent en hélice, logeant un fil de molybdène enroulé en hélice, 16.
Le noyau ou enveloppe en oxyde d'aluminium peut reposer sur un plateau ou disque annulaire d'acier 17, et au sommet du four on peut prévoir un plateau ou disque annulaire d'acier 18, les plateaux li et 18 étant reliés par un cylindre d'acier creux,19. De cette façon, on ménage un espace entourant la résistance en molybdène 16, lequel espace est rempli à l'aide d'une matière isolante en poudre, comme par exemple de l'oxyde de magnésium.
.ayant introduit la matière 10 dans le moule 1, et placé le moule 1 sur le plateau 11 comme représenté, on amène le plongeur 12 vers le bas au contact du plongeur 3 et on met le four 13 en action. Le four 13 est établi pour chauffer la matière fondue à une température de 100 C. et, pour éviter l'oxydation de l'enrc-
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lement de molybdène 16, on prévoit un ajutage ou raccord 20,qui peut être relié à un conduit pour l'introduction d'un gaz inerte, tel de l'azote,ou un gaz réducteur comme l'hydrogène, qui pénètre dans l'es- pace occupé par l'isolation en oxyde de magnésium et également s'é- chappe à travers le réfractaire d'oxyde d'aluminium poreux dans le moule 1, en protégeant ainsi le moule 1 de l'oxydation et protégeant en outre la matière 10.
Au moment, ou avant d'avoir atteint les 1400 C., on force le plongeur 12 à exercer sur la matière 10 une pression de l'ordre de 42,2 Kgs par cm2. On peut toutefois employer plus ou moins de pression, et la valeur de la pression utlisée dé- pendra de la porosité que l'on désire obtenir dans le liant et dans la meule. Avec une pression plue élevée, on obtient une roue ou meu- le plus dense, et avec une moindre pression on obtient une roue ou meule plus poreuse. Pour certains genres de meulage, on peut désirer une meule poreuse. La matière peut être frittée à la température in- diquée, par une pression aussi réduite que 3,5 Kgs par cm2. D'autre part, on peut utiliser une température plus basse pour produire un liant plus poreux, ou bien encore, s'accompagnant d'une pression plus élevée afin de réaliser la même porosité.
Ainsi, la pression employée peut varier entre des limites étendues et dans certains cas on peut utiliser une pression aussi élevée que 211 kgs environ par cm2.
Plutôt à titre d'exemple, on notera que pour la production d'une roue très dense et très résistante, en utilisant des grains de diamant d'une dimension correspondant à 100 mailles, et des grains de liant d'une dimension correspondant à 200 mailles, avec une tem- pérature de 1400= C., on a employé une pression de 42,2 kgs par cm2.
Bien qu'il soit préférable d'appliquer simultanément la pres= sion et la chaleur, dans certainscas on peut obtenir d'excellents résultats en appliquant la pression et la chaleur successivement, est le mélange étant tout d'abord pressé et ensuite chauffé. Ceci /dü au fait que le contact intime pour"le frittage par fusion persiste après que le mélange a été rendu compact. Toutefois le chauffage modifie notablement les caractéristiques du produit final.
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On peut enlever le moule 1 dès que la pression est relâchée et le refroidir à l'eau. Cette opération tendra à rendre le liant plus fragile. En pareil cas, le'moule 1 est généralement détruit, mais la perte n'est pas grande et la valeur du produit résultant est telle que cette perte ne peut être considérée comme un facteur vital. Touefois, on peut utiliser les parties de moule à nouveau lorsqu'on l'abandonne au refroidissement sans le refroidir à l'eau.
Pour certains types de roues ou meules on préfère un liant quelque peu plus mou.
En raison de la dureté extrême et de la résistance à l'usre du diamant lorsqu'il est unlisé comme abrasif, comparativement aux types d'abrasifs usuellement employés, tels que le carbure de silicium et l'oxyde d'aluminium, il est désirable de prévoir un liant de résistance et de dureté suffisantes pour maintenir les particules individuelles jusqu'au moment oü elles sont trop émoussées pour assurer une action d'abrasion ou de coupe efficace.
Lorsque cet état est atteint toutefois, et grâce à la force supplémentaire appliquée sur la particule lorsqu'elle est émoussée, il est désirable que la particule soit, ou bien expulsée, ou bien différemment orientée pour présenter soit une nouvelle particule ou une nouvelle pointe coupante.
De ce fait, il est désirable de prévoir un liant qui bien que fragile, maintiendra ou prendra, pendant le meulage, un certain degré limité¯de ductilité. Une roue ou meule établie comme il est dit plus haut, est unie avec un liant possédant ces caractéristiques, ainsi qu'on le constate dans la pratique, et l'on constate en outre que cette roue ou meule est tenace et solide considérée dans son ensemble; elle coupe librement et possède d'excellentes caractéristiques abrasives.
On suppose que les excellents résultats obtenus en établissant une meule de cette façon, sont dûs aux propriétés intrinsèques de l'alliage utilisé, et également au fait qu'il ne forme pas complètement aliage. L'alliage même est de nature fragile, tandis que l'un de ses ingrédients, l'aluminium, possède de la
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ductilité.
Ainsi, bien qu'il soit apparemment impossible d'obtenir dans une seule matière tant la ductilité que la fragilité, sauf comparativement, l'invention procure la ductilité et la fragilité dans le liant, ce qui peut être dû au fait qu'il n'est pas entièrement homogène. Néanmoins il est suffisamment homogène pour former une masse solidaire.
Bien que certains avantages soient inhérents à l'emploi de l'aluminium et du silicium, il doit être entendu que la méthode de l'invention, impliquant l'emploi de chaleur et de pression, et le frittage d'un liant en grains, peut être utilisée avec tout autre métal ou métaux possédant un point de fusion égal ou inférieur à 14000 C, ou approchant.
Bien que l'on ait indiqué 40% d'aluminium et 60% de silicium en poids, d'autres proportions de ces métaux peuvent être utilisées, mais il est préférable d'employer une très large proportion de silicium. gependant, dans la réalisation préférée de l'invention, la quantité de silicium peut être comprise entre 50 et 70%.
Un avantage marqué d'une roue ou meule construite suivant l'invention réside dans le fait que, lorsqu'elle est confectionnée sous forme d'anneau, elle peut être aisément assemblée à un plateau ou disque central. Les roues de meulage ou meules de diamant sont dispendieuses dans les conditions actuelles du marché, quel que soit le liant utilisé, simplement en raison du prix élevé du "bort" et, conformément, il est hautement désirable de perdre aussi peu que possible de diamant.
Dans le cas d'une roue de meulage ou meule mince comparativement à son diamètre, la partie centrale n'est généralement pas utilisée. Conformément, dans le cas de meules de diamant, il est pré= férable de constituer la partie centrale sous forme d'un anneau ou plateau non abrasif. Tandis qu'une petite meule interne dont la longueur est de l'ordre de la.moitié de son diamètre, puisse com= prendre 100% de substance abrasive et être fixée par montage 'direct sur un arbre, dans le cas d'une meule de coupe, ou d'une meule de
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grandes dimensions,pour le meulage des carbures de tungstène cémentés, et d'autres substances dures, on constate qu'il est générale= ment économique d'assujettir ce qui équivaut à une bande annulaire de matière meulante de diamant,
à un plateau ou disque central comportant une perforation. De ce fait, un problème distinct se pose pour fixer l'intérieur de la bande annulaire de substance meulante à la périphérie d'un plateau ou disque central de support. Si la liaison entre les parties est faible, la séparation ou rupture se produira, avec comme résultat la destruction d'une meule dont la valeur commerciale peut être de l'ordre de 1500 à 6000 francs.
Conformément à l'invention, avec le diamant uni à l'aide d'un liant métallique comme indiqué dans la description qui précède, on peut prévoir un plateau ou disque mince d'aluminium ou un plateau ou disque de tout autre métal, et conformer la substance meulante en bande annulaire dont le diamètre interne est le même que le diamètre externe du plateau ou disque. On peut alors réunir le plateau ou disque à la bande meulante par brasure, soudure, de préférence à la soudure d'argent, ou par toute autre opération métallur= gique permettant de relier intégralement des métaux, comme la soudure ou analogue; le résultat est une structure solidaire composée d'un plateau ou disque métallique de suppport central et d'une bande annulaire de substance meulante à sa périphérie, comprenant des grains de diamant unis dans un liant métallique.
Pour des roues ou meules de coupe et analogues, le plateau ou disque de support central ne présentera pas une épaisseur supérieure à celle de la bande annulaire de matière meulante. On comprendra que dans le cas d'une bande annulaire de ce genre en matière meulante, la conforma= tion du moule diffère de celle représentée dans le dessin, le moule particulier indiqué étant destiné uniquement à l'illustration.
Bien que dans la description qui précède on ait désigné le diamant comme constituant la matière abrasive, certains avantages résultent de la combinaison du liant spécifié avec des grains de carbure de bore. Le carbure de bore est un grain abrasif dispendieux, bien que moins onéreux que le "bort". En outre, le carbure
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de bore aussi bien que le diamant ne doit être exposé à une tempé- rature élevée qu'aussi peu que possible en raison du danger d'oxy- dation et d'autres modifications chimiques. De plus., dans la pra- tique actuelle, le liant préféré de l'invention a été constaté exoel lent en combinaison avec du carbure de bore dont les dimensions de grains correspondent sensiblement à 100 mailles.
Le liant de l'in=- vention est plus du genre d'une matrice que le liant vitrifié usuel et il est plus dur et plus tenace que les liants résineux artifi- ciels; il possède des propriétés différentes de celles d'un liant de caoutchouc, et les propriétés du liant de l'invention sont hau- tement désirables en combinaison avec des grains d'extrême dureté, tels que le diamant et le carbure de bore, donnant à l'échelle de Moh une valeur supérieure à 9 et plus durs que du carbure de sili- cium.
Il ressort de ce qui précède que l'invention procure une mé- thode et un objet ou article de fabrication, ou une composition de matière, réalisant les divers objets ou buts précédemment définis en même temps que plusieurs avantages pratiques.
Comme diverses réalisations xxxxxxx des caractéristiques mécaniques de l'invention sont possibles, et comme l'art décrit peut être modifié dans diverses de ses parties, sans se départir de l'esprit de l'invention, il doit être entendu que tout ce qui est défini plus haut, ou représenté dans le dessin annexé, doit être considéré comme illustratif et non comme limitatif.