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PERFEOTIONNEMENTS AUX ROUES OU MEULES ABRASIVES.
L'invention concerne les meules abrasives et une méthode de fabrication de celles-ci.
Un objet de l'invention est de prévoir une roue de meulage ou meule capable de meuler les substances les plus dures. Un autre objet de l'invention est de procurer une méthode pratique pour confectionner une meule de diamant. Un autre objet de l'invention est de procurer un liant pour l'abrasif de diamant, pratique et grâce auquel le maximum d'efficacité de l'action de meulage ou abra sive des diamants peut être obtenue. Un autre objet de l'invention est de prévoir un liant pour l'abrasif de diamant dont les diamants peuvent être aisément récupérés si on le désirait.
Un autre objet de l'invention est de procurer une méthode de fabrication de roues ou meules abrasives en diamant d'un genre ou nature tel que les pertes en diamants peuvent aisément être évitées.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une composition de
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matière et une méthode de confection d'un corps abrasif en diamant d'une nature telle que toute conformation désirée du corps abrasif puisse être aisément réalisée. D'autres objets de l'invention res= sortiront en partie comme évidents ou seront précisés ci-après.
L'invention consiste, conformément, dans les caractéristiques d'établissement, de combinaisons d'éléments, d'agencements de par- ties, et dans les différentes 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 ci- après en manière d'illustration, la portée de la demande étant indi- quée dans les revendications annexées.
Dans l'état actuel des connaissances, la substance la plus dure est actuellement le diamant, et ses caractéristiques de ruptu- re sont telles qu'il constitue un bon agent d'abrasion. En même temps, dans les conditions actuelles du marché, même dans des dimen'- sions réduites, le diamant est relativement couteux. Par suite il est important de conserver autant que possible les grains de dia- mant.
Certaines substances, tels que les carbures de tungstène cé- mentés, le carbure de bore, et d'autres, peuvent être efficacement meulés à l'aide de roues ou meules de diamant de façon à rendre leur emploi pratique. Le coût d'une roue ou meule de diamant est, dans les conditions actuelles du marché, très élevé et conformément, il est désirable de maintenir les frais de la fabrication de roues ou meules de diamant aussi peu élevés que possible, en évitant en même temps les pertes en grains de diamant. En outre, lorsqu'une dimension ou une conformation de roue, meule ou autre corps abra- sif est devenue desuète, il est désirable que le liant soit tel que les diamants puissent en être extraits sans grande dépense et en endommageant ou détruisant aussi peu que possible les grains de diamant.
Suivant l'invention, on prend des fragments de diamant connus dans le commerce sous l'appellation de "bort" , de toute dimension de grains désirée, laquelle dimension de grains peut être réglée
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et déterminée en faisant passer le "bort" à travers des tamis de diverses grandeurs de maille. On prévoit d'autre part un alliage de cuivre et d'aluminium ayant un poids spécifique d'environ 3,5 grammes par om3, ou 3,5 si l'on considère que la densité de l'eau est de 1, ce qui revient au même.
L'alliage possède le poids spécifique prémentionné de 3,5 à l'état fondu, lorsqu'il est mélangé avec les grains de diamant. Le poids spécifique de 3,5 est approximativement celui du diamant, le poids spécifique du diamant étant sensiblement le même à des températures élevées que dans les conditions normales. Pour unir les grains de diamant, on fond l'alliage et on y mélange la quantité désirée de grains de diamant, lesquels se trouvent alors pratique*ment en suspension. Une proportion d'environ 38 parties de cuivre pour 62 parties d'aluminium donne un alliage possédant un poids spécifique d'environ 3,5 lorsqu'il est fondu.
On peut modifier les proportions dans de notables limites car un liquide épais, tel celui formé de métaux fondus,retiendra en suspension une substance en petites particules, comme du diamant, chaque fois que les poids spécifiques seront approximativement les mêmes. On peut, par exem- ple, accroître la quantité de cuivre jusqu'à 48 parties pour cent car si l'alliage résultant possède un poids spécifique d'environ 4 lorsqu'il est liquide, le diamant restera néanmoins en suspension suffisamment longtemps de sorte que, avec un refroidissement très rapide, il sera uniformément distribua dans l'alliage.
On peut également réduire la teneur en cuivre à une très faible quantité, car de l'aluminium presque pur retiendra en suspension du diamant en poussière ou en grains fins pendant une courte période, mais il est préférable d'utiliser une quantité notable de cuivre afin de rendre le liant plus tenace.
Il est également préférable de former l'alliage séparément, avant d'introduire les grains de diamant, d'autant plus que le cuivre possède un point de fusion. de 1084 c. et l'aluminium un point de fusion de 657 C., et que l'alliage possède un point de fusion moindre que celui de l'aluminium. Si l'on confectionnait l'alliage
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et que l'on introduisait le diamant au cours de la Berne opération, la température devrait être suffisamment élevée pour fondre le cui= vre et, dans certains cas et avec.certaines dimensions de grains de diamant il se produirait une oxydation du diamant lorsqu'il est introduit, ce qu'il est désirable d'éviter.
Conformément, on prépare préalablement l'alliage, ce qui peut être fait de toute manière usuelle ou désirée et, pour la facilité des manipulations, l'alliage peut être étiré en fils ou bandes ou il peut être produit sous forme de petits lingots.
On prépare un moule de toutes dimensions ou type, et le moule peut être confectionné de toute matière possédant un point de fusion plus élevé que celui de l'alliage, par exemple la fonte. Il est préférable d'utiliser un moule ouvert pour la facilité d'introduc= tion de la poussière de diamant, et il n'y a pas de limites quant aux dimensions et à la forme du moule, car toutes dimensions et formes sont appropriées pour exécuter le procédé et former la composition de l'invention.
Dans le cas usuel toutefois, le moule recevra la forme d'un plateau ou disque, ou d'un anneau, généralement un anneau ayant un diamètre interne peu inférieur à son diamètre externe. Ceci en raison du fait qu'eu égard à la dépense en diamants, il est préférable de monter la composition abrasive de diamant à l'extérieur d'un plateau ou disque peu couteux, ou l'équivalent, à l'effet que la partie interne qui ne meule pas puisse être d'un prix peu élevé.
Ayant prévu une certaine quantité de l'alliage spécifié dans un moule approprié, généralement conformé en moule annulaire ouvert, établi en fonte ou en acier, on chauffe le moule de toute manière appropriée, comme par exemple à l'aide de bobines de résistances électriques, ou d'une flamme de gae ou analogue. Cependant, on maintient de préférence la flamme écartée du sommet du moule et l'on protège également le moule d'une façon quelconque, de façon que l'air ou l'atmosphère soit presque tranquille à l'endroit où la poussière de diamant est introduite, Cette protection peut être assurée à l'aide d'une hotte annulaire ou anneau, et le moule peut
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être chauffé à partir du fond.
Ayant pesé la quantité désirée de poussière ou de grains de diamant de la dimension voulue, et ayant pesé la quantité désirée du liant formé de l'alliage métallique, on dispose tout d'abord le liant morceau par morceau dans le moule jusqu'au moment où il est entièrement fondu et qu'il remplit le moule jusqu'à la hauteur désirée. On introduit alors les grains de diamant de toute manière désirée, comme par exemple à travers un chenal ou conduit, en les distribuant autour de l'anneau si le moule possède cette forme. Le mélange de liquide et de poussière de diamant peut alors être remué, par exemple à l'aide d'une tige de fer, ou,l'équivalent, pour assurer la distribution des grains qui se trouveront ainsi en suspension et uniformément répartis dans toute la masse fondue.
Lorsque ceci est fait, et que le liquide revient au repos, ce qui se produit très rapidement eu égard à la nature visqueuse du liquide, le courant électrique peut être coupé ou la flamme de gaz supprimée, et la matière abandonnée à la solidification. Le refroidissement peut être accéléré en faisant agir à ce moment un jet d'air froid sur le fond du moule.
Le résultat obtenu est un abrasif de diamant uni avec l'alliage décrit qui maintient le diamant dans la matrice. Le point de fusion de l'alliage indiqué n'est pas suffisant pour brûler les diamants s'ils sont rapidement introduits à la manière décrite. Le liant est suffisamment tenace pour retenir les particules du diamant, pour l'exécution du meulage sur une substance quelconque, tan dis qu'il s'usera d'une façon suffisamment rapide pour exposer les bords coupants du diamant, pour exercer une action efficace demeulage et d'abrasion.
Si l'on constatait que les dimensions particulières de la roue ou meule sont désuètes eu égard aux exigences commerciales en ce qui concerne le diamètre ou certaines autres de ses dimensions, on peut découper en petits morceaux une quantité quelconque de ces roues ou anneaux, à l'aide d'une cisaille ou l'équivalent, et on peut alors las utiliser à nouveau pour la pro-
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duction de roues ou d'anneaux. de toutes dimensions ou conformations voulues, en introduisant les fragments dans le moule. La teneur en diamant abrasif dans le nouveau produit ainsi préparé, peut être rendue différente de celle du produit ancien, simplement en ajoutant plus d'alliage ou plus de diamants après que les fragments ont été fondus.
Ainsi, la méthode et la composition présentent des avantages marqués par rapport aux abrasifs de diamant et aur liants qui ne peuvent être fondus ou utilisés autrement sans frais considérables.
Pour aider le liant à mouiller les grains de.diamant, on peut ajouter à l'alliage défini 1% de chlorure de zino, ou tout autre fondant approprié.
Au lieu d'aluminium on peut utiliser d'autres métaux possédant des poids spécifiques moindres que 3,5. Des exemples de ces métaux sont le magnésium et le silicium. Au lieu de cuivre, on peut utiliser des métaux ayant des poids spécifiques plus élevés que 3,5. Des exemples de ces métaux sont le fer, le nickel, l'antimoine, l'étain et le zinc. Du magnésium peut être allié avec du nickel, du cuivre, du zinc, du cadmium ou de l'étain. Ou bien du magnésium et de l'aluminium peuvent être employés ensemble, en combinaison avec un ou plusieurs des métaux plus lourds.¯Du silicium peut être allié à des métaux tels que le nickel, le fer, le cuivre ou le chrome. D'une manière analogue, du silicium et de l'aluminium, ou du silicium et du magnésium peuvent être employés ensemble dans la formation d'alliages avec d'autres métaux plus lourds.
A l'effet d'obtenir un alliage dont le poids spécifique, à l'état fondu, est tel que des grains de diamant soient en substance maintenus en suspension dans l'alliage, il est désirable de choisir un alliage dont le poids spécifique est d'envtron 3,7 à la tempé- rature d'appartement, une marge de 0,2 grammes par cm3 étant nécessaire pour que la dilatation différentielle se produise entre le diamant et l'alliage dans l'échelle des températures entre la température d'appartement et celle de l'alliage fondu.
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L'alliage,contenant 38 parties de cuivre et 62 parties d'aluminium en poids, satisfait approximativement à cette exigence. D'une manière analogue, un alliage contenant 42 parties de zinc et 58 parties d'aluminium possède un poids spécifique d'environ 3,7. Des alliages de silicium avec 35% de nickel; 33% de fer; 48 % de cuivre ou 38% de chrome possèdent un poids spécifique d'environ 3,7 , de même que beaucoup d'autres alliages du type décrit.
Pour les combinaisons de métaux mentionnés autres que ceux dont les poids spécifiques, comme alliages, ont été indiqués plus haut, on procède de la manière suivante.
On prend un diamant, mettons de dimensions correspondant à un demi carat, qui ne doit pas être taillé en diamant ou avoir la qualité d'un gemme et, choisissant le métal le plus léger, on un fond par exemple 50 cm3 de ce métal et on y place le diamant. Ensuite, ayant fondu 50 cm3 du métal lourd, on verse le métal lourd dans le métal léger jusqu'au moment où le diamant apparait. On note alors la quantité de métal lourd utilisée et l'on établit confor mément la formule de l'alliage.
Ou bien, on peut placer le diamant dans le métal lourd et arrêter le versage du métal léger lorsque le diamant coule.
Les alliages confectionnés ainsi qu'il est défini auront à l'état fondu des poids spécifiques suffisamment voisins de celui du diamant à la même température pour maintenir les grains de diamant en suspension pendant un temps raisonnable, de telle sorte que, par refroidissement soudain, on produit un solide comprenant une matrice d'alliage ayant des grains de diamant bien distribués dans toute sa masse.
Il est désirable d'éviter l'oxydation du diamant et également sa graphitisation. L'oxydation peut être évitée dans le cas d'alliages ayant des points de fusion élevés en exécutant le procédé dans une atmosphère non oxydante, comme par exemple dans l'hydrogène ou l'azote. La graphitisation est évitée en évitant les températures trop élevées. La graphitisation est une fonction du temps aussi bien que de la température, et'lorsqu'on utilise des alliages à
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points de fusion élevés, l'opération de coulée est exécutée ou com= plétée pour empêcher la graphitisation. Ce résultat-peut être obte- nu en refroidissant le moule dès¯que les grains de diamant ont été introduits.
Certains avantages accompagnent cette manière de confectionner une meule abrasive de diamants, car il y a moins de tendance pour que les diamants se détachent prématurément. En même temps, le liant bien que suffisamment résistant pour maintenir les diamants en pla- ce, est suffisamment doux ou fragile, de sorte qu'il s'use suffi- samment rapidement pour procurer une action de coupe libre des dia- mants.
Il ressort de ce qui précède que l'invention procure un objet ou article, une composition et une méthode, dans lesquels les buts précédemment définis, en même temps qu'un grand nombre d'avantages pratiques sont réalisés avec succès.
Comme les caractéristiques mécaniques de l'invention admettent diverses réalisations, et comme l'art décrit pourrait être modifié dans diverses de ses parties, le tout sans se départir de l'esprit de l'invention, il doit être entendu que tout ce qui a été défini doit être considéré comme illustratif et non comme limitatif.
REVENDICATIONS -----------
1.- La méthode d'établissement d'un corps abrasif de diamant, qui consiste à choisir un alliage dont le poids spécifique, à l'état fondu, est compris entre 4 et 3, à fondre l'alliage, à introduire dans l'alliage fondu des grains ou de la poussière de diamant, et à solidifier le mélange tandis que les grains sont en suspension.
2.- La méthode de fabrication d'un corps abrasif de diamant, qui consiste à préparer un alliage comportant en substance 38 par= ties de cuivre et 62 parties d'aluminium, à fondre l'alliage, à introduire des grains ou de la poussière de diamant dans cet allia- ge, à mélanger, et à solidifier.
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