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Outil garni de diamants tel que meule.
La présente invention concerne les outils garnis de dia. mante, qui affeotent notamment la forme de meules, mais qui peuvent aussi se présenter sous la forme d'outils de dressage et de perçage, autant que l'on ne travaille pas avec de la poudre de diamant ou égrisée, mais avec de plus gros diamant.
En ce qui concerne en partioulier les meules, des outils de ce genre sont connus en soi. Pour lier et maintenir le diam.nt, on a déjà utilisé les matières les plus diverses.
C'est ainsi que l'on connaît des meules oomportant un liant organique destiné à maintenir le diamant et des outils dans lesquels le diamant est incrusté dans une masse de base métal lique. Comme masse de base métallique, on a utilisé du métal dur et en outre des alliages de métaux lourds, tels par exem- ple que des alliages tungstène-nickel-ouivre ou d'autres al- liages analogues.
Le liant a été fabriqué parfois par voie de fusion, mais le plus souvent par voie de frittage. on
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connaît déjà aussi des meules dans lesquelles la masse de base est constituée essentiellement par du fer, la liai- son avec le diamant étant obtenue d'une part par voie éleat lytique et d'autre part par frittage de la masse de base d fer en additionnant une soudure, dono une poudre, qui est langée à la poudre de fer et qui présente un point de fusi bien intérieur à celui du fer. C'est ainsi que l'on oonna par exemple des meules ue fer frittées oomportant une addi tion de cuivre.
On a aussi utilisé pour des outils dits d@ dressage des liants de métal dur et de métal lourd pour le amant et, pour des outils de ce genre, la soudure a déjà et effectuée aussi avec un métal doux ou un alliage doux, des liants organiques n'ayant pas été utilisés en pareil cas.
Deux sortes de résultats peuvent être obtenus aveo lei liants. Lorsque la masse de base est rendue particulièreme dure et résistante à l'usure et assure ainsi un maintien fe me du diamant, la meule travaille elle-même d'une manière e traordinairement parcimonieuse et par suite les temps de me lage sont très longs. L'usure de la meule est d'autant plu grande que la masse de base servant au maintien du diamant est plus douce; mais par ailleurs ces outils présentent l'a- vantage, au cours du meulage, que de plus grandes quantités de matière d'ouvrage travailler peuvent être détachées par unité de temps.
Si l'on fait abstraction des meules liées par voie organique, qui présentent un fort coefficient d'u- sure et de vives qualités d'attaque pendant le travail, le problème qui consiste à obtenir une grande abrasion quantité tive de la matière à usiner par unité de temps est résolu en soi avec un outil dans lequel le diamant est incorporé dans du far Les outils, notamment les meules, connus jusqu'à présent, qui travaillent avec le liant de fer fritte, présen tent toutefois un important inconvénient o'est qu'on ne peut pas obtenir des blocs denses par frittage avec additions
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d'une poudre à bas point de fusion.
La porosité des blocs a pour oonséquenoe que les conditions de meulage varient déj sur la meule après un court travail, les pores se remplissan de la matière détachée au cours du meulage de la pièce d'ouv ge à usiner. De même, lorsqu'il est désirable, dans une meu le de ce genre, que lea diamants d'attaque soient dégagés ou déchaussés aussi rapidement que possible et puissent par oon séquent venir an prise, ce qui est aisément obtenu avec des meules de ce genre, il faut d'autre part faire en sorte qu'u fois qu'un diamant a été dégagé, il ne se brise pas tout de suite et se trouve ainsi perdu pour la continuation du trava Or tel est le cas dans les meules de fer frittées précitées.
Il en est de même pour les outils de dressage, les outils de perçage, etc..
La présente invention a pour but de créer un outil gare. de diamants, en particulier une meule à liant de fer fritte, qui réunisse en soi les propriétés d'être relativement doux et en conséquence de permettre une forte attaque de la pièce de travail à façonner par unité de temps, et, d'autre part, de maintenir fixement les diamants dégagés dans la masse de base pendant un laps de temps aussi long que possible. on a constaté que cela est possible lorsque le diamant est incrust dans un corps en fer affectant, grâce à des opérations de fri tage appropriées, la forme d'un squelette de fer poreux. A- près l'incrustation du diamant par frittage dans le squelette de fer, le corps au squelette de fer est imprégné d'un métal ou alliage métallique très fusible.
On propose en oonséquenc selon l'invention, de constituer un outil, en particulier pou le meulage, dont des diamants sont enserrés dans une masse métallique frittée, de façon que les diamants soient incrusté dans un squelette de fer poreux produit par frittage, dama lequel un métal doux, en partioulier de l'étain, du plomb,
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du cuivre ou leurs alliages, tels que bronze, laiton, etc.. se trouve introduit par imprégnation. Un bloc parfaitement étanohe est obtenu par cette imprégnation au cours de laque environ 3 à 40% de la masse totale finale peuvent être intr duits dans le squelette poreux.
La dureté de la meule peut être réglée dans chaque oas à volonté par la frittage du squelette d'une part et par le métal ou l'alliage introduit par imprégnation d'autre part.
La meule ou l'outil est d'autant plus doux que le squelette est plus poreux. Le nombre de pores formés dans le squeleti est déterminé de façon connue en soi par la grosseur de graj ns ohoiaie de la matière première et il peut ausai être in- fluencé dans une certaine mesure par la pression appliquée lors du frittage du squelette. En outre, on peut renoncer à l'utilisation d'une pression lors de la fabrication du squel te, la porosité pouvant alors être influencée par la densité obtenue lors du pressage initial du bloc avant le frittage.
Le métal à utiliser pour l'imprégnation joue naturellement aussi son rôle et il faut avant tout prendre en oonsidératio: les applications auxquelles on destine l'outil.
A la place des métaux et alliages mentionnés, qui pré- sentent des avantages certains lorsqu'ils sont utilisés, on peut aussi employer d'autres métaux ou alliages très fusible) Il est seulement important que les matières choisies ne ae mélangent ou ne s'allient pas, ou en tous cas pas dans une mesure notable, avec le fer ou le squelette de fer lors de l'imprégnation. On déterminera dans chaque cas particulier, par quelques essais pertinents, en tenant compte des applica- tions futures de l'outil et en observant la règle fondamenta- le ci-dessus, si un métal choisi ou un alliage choisi est approprié à une imprégnation au sens de l'invention. Il est également possible, dans le même sens, de remplaoer totale-
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ment ou partiellement le fer du squelette par du niokel ou du oobalt.
L'utilisation d'une masse de base formant squelette d fer, dans laquelle les diamants sont incrustés et dans laq le des métaux ou alliages sont introduits par imprégnation est possible en prinoipe pour toutes formes d'outils garnit de diamants, car la conformation de blocs ou masses de ce re appartient en soi, dans la métallurgie des poudres, à 1' tat de la technique. On peut donc fabriquer des meules au moule de cette manière, indifféremment qu'il s'agisse de me les planes, de meules en forme de pots, de roues de meulage de tiges de meulage (pour le perçage), eto. La liaison ave le bloc de support proprement dit de l'outil est établie pa soudure, come cela est connu également dans la technique d'outils de ce genre.
La soudure, par exemple en cuivre ou en un alliage de ouivre, lie le squelette avec le corps de l'outil proprement dit, par oonséquent, à titre d'exemple, la squelette en forme de disque avec le disque plan d'une mm le. Dans l'assemblage des deux éléments, on peut procéder de telle manière que le métal ou l'alliage à introduire par imprégnation représente en même temps l'élément de soudure entre le squelette et le porte-outil.
Un squelette de fer, dans lequel 30% d'un alliage de bronze comportant environ 10% d'étain sont introduits par in précnation, s'est montré particulièrement approprié pour une meule garnie de diamants.
Dans la fabrication d'une meule de ce genre, on procède comme suit :
15% en poids de poudre de diamant, par exemple en grain. de 0,1 mm sont mélangés avec 85% de poudre de fer d'une gros. saur de grains de 0,06 à 0,15 mm. et le mélange est pressé dans une matrice annulaire sous une pression d'environ 2 à
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3 t. au cm. Le corps pressé annulaire est ensuite ohaufi rien qu'un instant à une température de 1000', au cours du il prend une solidité notable, mais il présente encore une rosité d'environ 25 à 33% en volume. L'anneau fritté est lors plongé dans un bain de bronze, constitué par 85 à 90% environ de cuivre et le reste d'étain, le corps fritté por absorbant environ 30% de l'alliage de bronze.
Le bloo ann laire composé de diamants et de métal ainsi fabriqué est a semblé de façon connue en soi par brasure avec le support acier en forme de pot pour donner l'outil terminé.
Un outil garni de diamants destiné au dressage de meu est fabriqué oomme suit :
Un mélange de poudre de fer ayant une grosseur de graj de 0,05 mm. et environ 2 carats de grosse poudre de diamant (diamètre du grain 2 à 3 mm. ) est placé dans un moule de pressage cylindrique, rationnellement revêtu de métal dur.
Le mélange est pressé à une pression d'environ 6 à 8 t. au en 2 sous la forme d'un bouchon, qui est ensuite ohauffé pen dant peu de temps à 1050'. Le volume des pores de ce bloc n'est que d'environ 5 à 10%. En plongeant le corps fritté dans un bain de plomb contenant environ 205 d'étain, le blo. fritte absorbe 5 à 8% de cet alliage. En ajoutant de l'an- timoine au bain de plomb, la dureté du bloo final peut être considérablement accrue si on le désire. Le bloc de diamant et métal ainsi fabriqué est soudé de façon connue en soi dar un support en acier. Le poids de ce bloc de diamants et mé- tal s'élève rationnellement à 15 à 25 gr.
Des outils du type caractérisé se sont montrés remarqua blés; mais certains inconvénients se manifestent lorsqu'ils subissent de fortes sollicitations mécanique.. Les diamant. répartis uniformément sous forme de poudre dans le squelet- te sont relativement coûteux et il est en conséquence néoes-
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-aire de réaliser la fabrioation avec des squelettes aussi minoes que possible. Lorsque l'outil est fortement sollioj mécaniquement, la solidité mécanique nécessaire fait défaui au squelette traversé de diamants.
Or, on a constaté que l'on peut remédier à cet inoon- vénient du fait que les diamants se présentent selon une oc che relativement mince au voisinage immédiat de la surface travail proprement dite, tandis que le squelette est établi en arrière avec des dimensions et en particulier avec une é paisseur étudiées pour satisfaire aux nécessités mécaniques du cas envisagé. On a constaté que le squelette exempt de diamants, imprégné de métaux doux, est en mesure, si l'on a choisit correctement les dimensions, de subir toutes les so licitât ions méoaniques susceptibles de se produire dans un outil de ce genre.
La fabrication est réalisée de manière que l'on place dans la matrice de pressage une oouohe correspondante, cons. tituée par de la poudre de for et de la poudre de diamant o@ des diamants, tandis que le reste de la matrice est rempli de poudre de fer exempte de diamants en quantité correspon- dante. Lorsque la compression a été effectuée, on procède @ frittage pour obtenir un bloc poreux. Ensuite, l'imprégna- tion est effectuée à partir du dos aveo les métaux ou allia- ges doux, on constate alors qu'une imprégnation parfaite est possible même en donnant des dimensions considérables à la partie exempte de diamant et à la partie garnie de diamants du squelette, de sorte qu'un bloc parfaitement étanohe et mé oaniquement résistant à tous égards est réalisé.
Le cas peut se présenter, à l'occasion qu'un outil de meulage ait plus d'une surface de travail, oomme par exemple dans des anneaux dans lesquels l'une des surfaces plates et la surface plate opposée sont des surfaces de travail. Les
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sufaces sont alors établies de façon que la poudre de fe: les diamants soient tout d'abord disposée mélangés dans le trioe, puis on y place ensuite une couche de plus forte 61 seul' de poudre de fer pure et après cela de nouveau une oc de poudre de for, à laquelle des diamants sont mélangea. pressai et l'imprégnation sont ensuite effectuée comme dé ci-dessus.
Les outils conformes à l'invention décrits en dernier lieu, comportant des couches de diamants sur les surfaces travail, peuvent affecter les formes les plus différentes, par exemple anneaux, disques ou bouchons, comme cela est ne oessaire dans le cas d'outils à tourner pour meules.