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" Procédé de fabrication d'outils et d'objets analogues à surfaces coupantes ou abrasives et produits obtenus par ce procédé ".
La présente invention est relative à la fabrication d'outils, meules, trépans et autres objets analogues coupants ou abrasifs formés d'un support en métal solidaire d'une masse dure ( parfois appelée ci-après masse active ) dont les sur- faces constituent les surfaces actives de l'outil.
Elle concerne plus spécialement un procédé de fabrication de ces objets qui consiste à former la masse active par com- pression d'un mélange de particules de liant et de particules très dures, abrasives ou coupantes, dans un moule ou matrice et à opérer la concrétion de la masse par chauffage du moule, par exemple dans un four.
Comme liant, on utilise généralement des métaux tels que le fer, le cobalt$, eto., des mélanges ou des alliages de ces métaux. D'autre part, les substances abrasives ou coupantes employées ordinairement sont les particules de diamant, de carbure de bore etc. ou encore un mélange de ces substances.
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Belon le procédé connu, le mélange de liant et de parti- cules abrasives coupantes est comprimé dans une matrice en métal au moyen d'un ou plusieurs pistons et l'ensemble est ensuite mis au four à une température convenable pour concré- ter ou fritter le mélange, la durée du séjour dans le four étant fonction de la nature du mélange et de la consistance que l'on désire donner à l'aggloméré.
Cette opération de concrétion peut être ou non suivie d'une deuxième compression, elle-même suivie d'une remise au four. Ces diverses opérations sont généralement conduites dans une atmosphère neutre ou réductrice. Après refroidissement, on retire la masse active de sa matrice, on l'usine pour lui donner sa forme définitive et on la soude à son support.
Le procédé qui vient d'être décrit présente certains inconvénients.
Les moules ou matrices utilisés, qui sont ordinairement en acier réfractaire,. sont très coûteux, se détériorent rapi- dement du fait qu'ils sont soumis plusieurs fois à des tempé- ratures très élevées, de l'ordre de 800 à 1100 C, et ils nécessitent encore des réparations entretemps.
En outre, ces moules ou matrices sont très encombrants, parce que leurs dimensions-doivent-nécessairement dépasser très sensiblement celles des masses actives à fabriquer.
D'autre part, sous peine de devoir disposer d'un nombre de matrices exagéré, on doit se limiter à la fabrication d'un nombre restreint de pièces normalisées.
Un autre inconvénient réside dans l'obligation où l'on est de fabriquer des masses coupantes ou abrasives d'une hauteur assez considérable. Cette nécessité résulte du fait que les masses de faible hauteur se déforment d'une manière trop sensible lorsqu'on les soude sur leur support.
Cet inconvénient a pour corollaire une précision insuf- fisante dans la planéité de certains outils, par exemple des
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meules, du fait que, lors de la compression d'un mélange de liant et de particules abrasives d'une certaine hauteur, le glissement des particules les unes sur les autres est diffici- le et que des tensions internes se produisent.
La présente invention a pour but de supprimer ces incon- vénients et d'autres désavantages du procédé décrit ci-dessus , qui sont bien connus de l'homme de métier,
A cette fin, suivant l'invention, on utilise le support de l'outil comme moule pour la compression du mélange de liant et de particules abrasives et pour la concrétion de la masse obtenue par la compression.
Suivant une autre particularité de l'invention, le sup- port utilisé comme moule aura de préférence des dimensions supérieures à celles qu'il doit avoir dans l'outil fini et est dégrossi et usiné après la concrétion de façon que ses dimensions finales soient obtenues et que les surfaces actives de l'outil soient dégagées.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, pour faire jouer au,support le r8le de moule, on y ménage des cavités destinées à recevoir le mélange de liant et de. matière abrasive ou coupante et à former la chambre ou espace de moulage de ce mélange.
Selon une variante, la chambre de moulage est formée par des pièces ajustées sur le support.
Une autre particularité de l'invention consiste en ce que l'opération de concrétion à chaud est conduite de façon à obtenir en même temps la soudure de la masse active sur son support. Ceci présente l'avantage de supprimer une opération de soudure distincte de l'opération de concrétion et permet d'utiliser des masses actives de faible hauteur, ce qui, pour la raison exposée plus haut, n'était pas possible suivant l'ancien procédé.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon
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l'invention ressortiront de la description de la fabrication d'une meule annulaire conformément à ce procédé, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif.
Dans un support, non dégrossi, en acier doux, on ménage une cavité annulaire d'une section transversale correspondant à celle de la masse active de la meule à obtenir mais d'une hauteur uh peu supérieure.
On place ensuite dans la cavité un mélange de poudre de fer et de poudre de diamant, de préférence en quantité telle que l'épaisseur de la couche soit égale ou inférieure à la profondeur de la cavité, et l'on comprime le tout de la manière ordinaire au moyen d'un piston annulaire,
On revêt ensuite le support d'un enduit protecteur, constitué d'argile, de graphite ou d'une matière réfractaire analogue et l'on porte le tout au four à une température de l'ordre de 800 à 1100 C, de préférence dans une atmosphère réductrice ou neutre, de façon à concréter le mélange.
Bien entendu, la durée du séjour dans le four sera fonction de la consistance que l'on veut donner à l'aggloméré.
On retire ensuite le support du four et l'on soumet la masse concrétée à une deuxième compression,puis on laisse refroidir lentement. Après avoir retiré le support du four, on constate que la masse concrète est solidement soudée au support.
On enlève alors éventuellement l'enduit qui protège ce dernier et on le dégrossi et l'usine pour lui donner ses dimensions finales et dégager les surfaces actives de l'outil.
Pour favoriser la soudure de la masse active, au support, on peut ajouter au mélange de poudre de fer et de particules abrasives un fondant réducteur, tel que le borax. Cette addi- tion assure d'ailleurs une meilleure concrétion du mélange.
Comme cela a déjà été mentionné plus haut, la suppression d'une opération de soudure séparée rend passif l'utilisation de faibles hauteurs de couches de mélange, ce qui, pour
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les raisons déjà exposées, permet d'obtenir une plus grande uniformité dans le taux de compression du mélange et une plus grande précision dans la planéité de la meule ou autre outil fabriqué par le procédé selon l'invention.
Dans l'exemple qui précède, la soudure de la masse active sur un support s'opère grâce à l'affinité qui existe entre les particules de fer:, qui constituent le liant, et le sup- port en fer doux.
Dans le cas où le liant est constitué d'un autre métal, on pourrait recouvrir, éleotrolytiquement ou d'une autre ma- nière, le support en fer doux.d'une couche d'un métal qui se soude au liant aux températures mises en oeuvre pour la con- crétion. Ou bien lorsque le, liant est en métal peu coûteux autre que le fer, on peut employer un support constitué du même métal.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux indications données ci-avant et que bien des modi- fioations peuvent/être apportées sans sortir de la portée du présent brevet et des revendications ci-annexées.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication d'outils, meules, trépans et objets analogues coupants ou abrasifs, formés d'un support en métal solidaire d'une masse dure dont les surfaces consti- tuent les surfaces actives de l'outil, ce procédé, qui consiste à former .la masse dure par compression d'un mélange de parti- cules de liant et de particules abrasives dans un moule et à opérer ensuite la concrétion de la masse par chauffage du moule chargé, étant caractérisé en ce qu'on utilise le support de l'outil comme moule pour la compression du mélange et la concrétion de la masse.
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"Method of manufacturing tools and similar objects with cutting or abrasive surfaces and products obtained by this process".
The present invention relates to the manufacture of tools, grinding wheels, drill bits and other similar sharp or abrasive objects formed from a metal support secured to a hard mass (sometimes called hereinafter active mass) whose surfaces constitute the active surfaces of the tool.
It relates more especially to a process for manufacturing these objects which consists in forming the active mass by compressing a mixture of binder particles and very hard, abrasive or cutting particles in a mold or matrix and in carrying out the concretion. of the mass by heating the mold, for example in an oven.
As binder, metals such as iron, cobalt $, eto., Mixtures or alloys of these metals are generally used. On the other hand, the abrasive or cutting substances commonly used are particles of diamond, boron carbide etc. or a mixture of these substances.
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According to the known process, the mixture of binder and cutting abrasive particles is compressed in a metal die by means of one or more pistons and the whole is then placed in the oven at a suitable temperature to concretise or sinter. mixing, the duration of the stay in the oven being a function of the nature of the mixture and of the consistency which it is desired to give to the agglomerate.
This concretion operation may or may not be followed by a second compression, itself followed by a return to the oven. These various operations are generally carried out in a neutral or reducing atmosphere. After cooling, the active mass is removed from its matrix, it is milled to give it its final shape and it is welded to its support.
The process which has just been described has certain drawbacks.
The molds or dies used, which are usually made of refractory steel ,. are very expensive, deteriorate rapidly due to the fact that they are repeatedly subjected to very high temperatures, of the order of 800 to 1100 C, and they still require repairs in the meantime.
In addition, these molds or dies are very bulky, because their dimensions must necessarily exceed very substantially those of the active masses to be manufactured.
On the other hand, under penalty of having to have an exaggerated number of dies, one must limit oneself to the manufacture of a limited number of standardized parts.
Another drawback resides in the obligation to manufacture cutting or abrasive masses of a fairly considerable height. This necessity results from the fact that the masses of low height deform too noticeably when they are welded to their support.
This drawback has as a corollary an insufficient precision in the flatness of certain tools, for example
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grinding wheels, because when compressing a mixture of binder and abrasive particles to a certain height, the particles slide over each other is difficult and internal stresses occur.
The object of the present invention is to eliminate these drawbacks and other drawbacks of the process described above, which are well known to those skilled in the art,
To this end, according to the invention, the support of the tool is used as a mold for compressing the mixture of binder and abrasive particles and for the concretion of the mass obtained by the compression.
According to another feature of the invention, the support used as a mold will preferably have dimensions greater than those which it should have in the finished tool and is roughened and machined after concretion so that its final dimensions are obtained. and that the active surfaces of the tool are clear.
According to a preferred embodiment of the invention, to make the support play the role of mold, cavities are provided therein for receiving the mixture of binder and. abrasive or cutting material and to form the chamber or molding space of this mixture.
According to one variant, the molding chamber is formed by parts fitted to the support.
Another particularity of the invention consists in that the hot concretion operation is carried out so as to obtain at the same time the welding of the active mass on its support. This has the advantage of eliminating a separate welding operation from the concretion operation and makes it possible to use active masses of low height, which, for the reason explained above, was not possible according to the old process. .
Other characteristics and advantages of the process according to
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the invention will emerge from the description of the manufacture of an annular grinding wheel in accordance with this process, given below by way of non-limiting example.
In a support, uncoated, mild steel, an annular cavity is provided with a cross section corresponding to that of the active mass of the grinding wheel to be obtained, but with a height that is slightly greater.
A mixture of iron powder and diamond powder is then placed in the cavity, preferably in an amount such that the thickness of the layer is equal to or less than the depth of the cavity, and the whole of the mixture is compressed. ordinary way by means of an annular piston,
The support is then coated with a protective coating, consisting of clay, graphite or a similar refractory material and the whole is brought to the oven at a temperature of the order of 800 to 1100 C, preferably in a reducing or neutral atmosphere, so as to concretize the mixture.
Of course, the duration of the stay in the oven will depend on the consistency that one wants to give to the chipboard.
The support is then removed from the oven and the concrete mass is subjected to a second compression, then it is allowed to cool slowly. After removing the support from the oven, we see that the concrete mass is firmly welded to the support.
The coating which protects the latter is then optionally removed and it is roughened and milled to give it its final dimensions and free the active surfaces of the tool.
To promote the welding of the active mass to the support, a reducing flux, such as borax, can be added to the mixture of iron powder and abrasive particles. This addition also ensures better concretion of the mixture.
As already mentioned above, the elimination of a separate soldering operation makes the use of low heights of mix layers passive, which, for
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for the reasons already given, makes it possible to obtain greater uniformity in the compression ratio of the mixture and greater precision in the flatness of the grinding wheel or other tool manufactured by the method according to the invention.
In the preceding example, the soldering of the active mass on a support takes place thanks to the affinity which exists between the iron particles, which constitute the binder, and the soft iron support.
In the case where the binder consists of another metal, the soft iron support could be covered, electrolytically or otherwise. With a layer of a metal which welds to the binder at the temperatures set. implemented for the con- cretion. Or when the binder is an inexpensive metal other than iron, a support made of the same metal can be used.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the indications given above and that many modifications can / be made without departing from the scope of the present patent and of the appended claims.
CLAIMS.
1. Process for manufacturing tools, grinding wheels, drill bits and similar sharp or abrasive objects, formed of a metal support integral with a hard mass, the surfaces of which constitute the active surfaces of the tool, this process, which consists in forming the hard mass by compressing a mixture of particles of binder and abrasive particles in a mold and then carrying out the concretion of the mass by heating the loaded mold, being characterized in that the support of the tool as a mold for the compression of the mixture and the concretion of the mass.