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La présente invention concerne un procédé pour l'obtention de produite abrasifs constituas par des pièces de forme, les particules d'abrasif étant espacées uni- formément et de façon déterminée dans toute la partie travail- lente de la pièce de forme.
L'invention est applicable en particulier à la fa- brication d'outil* abrasifs lorsque des particules d'abrasife dures, de dimensions relativement grosses sont espacées nette- ment les unes des autres dans l'agglomérant.
Lorsque le nombre des particules d'abrasif est faible par rapport la surface sur laquelle ces particules sont distribuées ou par rapport nu volume dans lequel lesdites particules sont réparties $ les procédés classiques, consistant à réaliser un mélange mécani- que des particules d'abrasif avec l'agglomérant avant la pro- duction de la pièce de forme désiré., donnent des dutile dans lesquels les particules d'abrasif sont distribuées de façon non uniforme. ce qui est en soi indésirable Jusqu'ici,
lorsqu'on utilise des particules d'abra- et± relativement grosses et lorsque le volume des particules d'abrasif est inférieur à la moitié du volume de la partie travaillant.. comme cela tat le cas dans les outils carottier diamantée* dans les trépans diamantée et dans les meules dis- mants, il est usuel, dans certains cas, du placer individuelle ment chaque particule d'abrasif à la main dans l'outil. Outre qu'ils sont longs et coûteux ces procédés ne donnent pas tou- jours une bonne rétention mécanique des diamants dans l'outil.
L'Invention eat matérialisée dans un procédé pour l'obtention de produits abrasif* constituée par des pièces de forme consistant a préparer une masse de billes dont chacune
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comporte une particule d'abrasif entrai entouré par un ag-
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gloméraatt Pula à mouler cette masse de billes pour obtenir la pièce de forme désirée, aoue l'effet de la pression et* ta) de la choeur
On obtient de cette manière un procédé efficace
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pour la production d'outils abrait8 agglomérés présentant une distribution uniforme d grain d'abrasif,
celui-ci étant rete- nu fermement sur la surface 'traya111ante de 1 outil ou dans la totalité de sa partie utile*
Le procédé faisant l'objet de l'invention permet
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d'améliorer la distribution des particules diabraoït dan4 un outil abrasif, et en sème tempe les caractéristiques d'écoule* ment des matières formant Ilout:
Lt3.ors de leur introduction dan. le moule*
Ceci est particulièrement important quand on doit
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fabriquer des seules frittéea a. l'aide- d'un 4qeptigoztt auto... tique àpartir d'un mêlemge oonstituê par ou métal à l'état pulvérulent (ou des complexe$ et des par-
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tiouleu d'abrasif* Jusqu'ici, la nature collante de ces mélange
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favorisant leur priée en gâteau, a été la dt!ioult6 prinoipa- le rencontrée lors de l'emploi de ces matières dans des équi-
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pements dans lesquels une quantité déterminée de mélange priss- ré cet distribuée automatiquement , à partir d'une truste for- mant réservoir$ dro1u une proue* autoatique.
L'utilisation de billes selon le procédé, objet de l'invention, résout entière- ment ce problm de l'écoulement du mélange dans un tel .qui - peinent
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On utilise de préférence des billes epliériqueul partir desquelles les produits abrasifs sont formée.
Ces billes sont Qonatitu6ea.&#Vantgeuaement par une particule centrale en matière abrasive primaire, ayant une grosseur de grain cor- respond4nt au n* 0 ou plus grosse, entourée par une masse au- toporeune de matière formant m4trioe, à 1#14tiAt do paptiauiwxjt
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qui peut également renfermer des particules d'abrasif secondai- re ayant une grosseur de grain n 80 ou plue fine, bien que des résultat optima soient obtenus sans l'addition d'une ma- tiare abrasive plus fine. La matière formant la matrice peut
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contenir une substance grittable qui, lors de Inapplication do la chaleur, se soude pour établir une liaison résistants pensa* nente entre les particules d'abrasif.
Dans certaine cas, un agglomérant temporaire peut être utilise pour que les billet
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noient autoport6unes et suffisamment résistantes pour pouvoir supporter une manipulation avant leur formation en produit cuit finit Un agglomérant temporaire de ce type est constitua
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judicieusement par une matîére organique comme la dextrine ou la gomme-laque.
Lors de la aise en oeuvre de l'invention, on remplit
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de préférence un moule ayant la forme dêsiré4vec une certaine qut1té de billes contenant l'abrasif, ayant des dimensions sensiblement uniformes. Une pression de l'ordre de 28 à..98 kg/ jû 2 peut ensuite être appliquée pour obtenir une pièce de forme compactep utiliduble à des fine de meulage , comportant des grains d'abrasif primaire uniformément espaodu dans la totali- té du volume de la pièce. Celle-ci peut ensuite être soumise Iteffet de la chaleur pour fritter la matrice. Lu température particulière utilisée et les conditions de cuisson dépendent de 1 abrasif particulier et de la. matrice utilisée.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexas, donnée à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
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La figure 1 est une représentation aoüGlJ1atiqutI d'un processus permettant de produire des billes suivant 1'invention.
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un
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moule oOltcn4nt dcrî billes sphériques prêtes à être pressées tA IV4 1'0=e d'une ouïe.
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Sur la figure 1, la matière de départ 10, qui est formée simplement de particules d'abrasif , est placé dans une cuvette ou un bol circulaire rotatif 20? Si désiré, un agent mouillant tensio-sotif organique peut être ajouté aux particu- les d'abrasif.
L'axe de rotation de la cuvette *et incliné à 45* environ sur l'horizontale. L'angle d'inclinaison et la Intense de rotation sont choisie de telle sorte que la matière qui se trouve dans la cuvette roule sur elle-même et ne soit pau re. tenue contre les parois de la cuvette sous l'effet de la force centrifuge* La matière pulvérumente formant la matrice et le mélange agglomérant temporaire 12 sont ajoutée à la matière de départ talon un débit contrôlé et un solvant 13 de l'agglomé- rani temporaire peut également être ajouté.
La poudre tend à s'agglomérer à la manière d'une boule de neige sur le grain d'abrasif et, lorsqu'on ajoute une nouvelle quantité de matiè- re, l'épaisseur de l'enrobage augmente, le débit d'introduction des constituants est réglé de telle sorte que la taille de cha- que bille croisse à partir d'un grain d'abrasif et que les bil- les ne N'agglomèrent pas Ion unes aux autres. Quand 1 épais- seur d'enrobage désirée *et obtenue, les billes sont prélevées à la cuvette et sont prîtes à être utilisée. dans le moule.
De préférence , ces billes sont séché.. avant l'emploi.
Quand les billes sont placée. dans une vite de moulage 20 comme montré sur la figure 2, les particules d'abra- zif sont espacées uniformément l'une de l'autre. Soue l'effet de la pression de moulages appliquée par l'élément 21, chaque bille est brisée et un compactage normal peut alors se produire.
il qu'on ait mentionné ici l'utilisation d'un "ag- glomérant temporaire*@ on a constaté dans un grand nombre de cas que le simple mouillage des constituante avec de l'eau, tous la forme d'un jet de pulvérisation, pendant la production des billes ou sphères, suffit pour fournir une cohésion dans les
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bille , m8me Après leur a engage* Les exemples donnée ci-aprbe à titre non limitatif ,
permettront de mieux comprendre comment l'invention peut ttre
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mise on oeuvre*
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i de bill A titre d'exemple de préparation de billes aph'rl- quels$ on utilise wi bol ou une cuvette de mélange d'un dîamétre de 200 mm ut d'une profondeur de 75 Ma environ L'axe de rota- t10D du bol est incliné à 47* sur l'horizontale et ce bol est entraîné en rotation à raison de 52 teurs/m1nute. On Utilité coame Matière d'ensemencement des graina d'alumine d'une grob-W eut correspondant au n* 36* L'agalométant métallique pûl'ru- lent est formé par un mélange 6ïi pitiés égales en poids do particules de carbure de tungstène de 1,5 micron et de poudre de cobalt de lb5 micron de grosseur de particules moyenne maxi- nutt. On incorpore également environ 1 en poids de paraffine.
On mélange intimement avec la poudre métallique 1% en poide
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de dextrino à l'état finement pulvérisé On saupoudre lente *
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ment I#abtatît qui a# trou.. dans le bol en rotation aveo les poudrée %41"gdeo, tout en dirigeant sur cet abrasif un fin jet d'eau. Le débit d'addition de l'eau cet Maintenu à une Valeur suffisamment faible pour que les graine d'abrasif n'adhe"
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rent pas aux parole du bol ou les une aux autres La vitesse d'addition du mélange de poudre métalliquo et 4. aextrino est réglé. de telle aorte que l'effet de tonnelage de l'abraa1t ne soit pas entravé. le processus est interrompu quand il e'ent formé un pan' nombre 4* particules ayant une grosseur de grain supérieure au no 16.
Après séchage on tamise les bil- les* tes résultat* obtenue sont les suivant' t
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Tamis Poureentae en poids.< ' Retenues sur ut tMt9 n. 12 33% (plus de 1,68 mm) traversant un taJ!Q.8 1)1 12 mais retenues par un tamis no 16 63 ,0? (de 1968 à 1,19 ??) Traversant un tuais n* 16 mais retenu8 sur un tamis no 18 18t (de 1119 à 1,UQ m) Travereant un tamis n* 16 mais yeteïmea par un tamis n# 24 1508% (de 1,vO à Ot73 ma) traversant un tamis n* 24 mais retenues par un tamis n* 54 1 (de 0,7' à 0,52 an) Traversant un tamis nO 34 mais retenues par un tamis n' 44 0,3? (de 0,52 à 0,56 mm)
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<tb> Traversant <SEP> un <SEP> ternie <SEP> n* <SEP> 44
<tb>
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mais retenue par un tamîu n* 54 0$ (de 0,36 à 0,27 nua) 11 8,voegant un taIu:
1.Q n- 54 ' @,ll (moins de 0,27 m1ll)
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L1 examen de zoo epheyaa choloion au ha,ar4, ayant une grosseur due grain supérieure au n* 24. montre que $9jt de ses ijphèr88 ne renferment qu'une seule particule d'abr..1r. f1XHU
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Au cours d'un second essai, on utilise un bol ayant
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un fond plat, d'un diamètre de 130 mm et d'une profondeur de 38 mm* On forme les ,billes de 1$ man1re décrite dans l'exeat pl@ n* 1.
On obtient le): résultats suivants
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a1, Pourcenae e pot4± Retenues sur un tG.tl18 n* 12 0
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<tb> Traversant <SEP> un <SEP> tamis <SEP> n <SEP> 12
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mais retenues par un tamis nO 16 661,3% Traversant un tamis nO 16 %.,Ba,i8 retenues par un tasie a* 18 6#4#
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<tb> traversant <SEP> un <SEP> tamis <SEP> n <SEP> 18
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mAis retenues par un tamis no 24 16,2 Traversant un ta.n.18 ne 24 mais retenues par un tamis n* 54 899%
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<tb> traversant <SEP> un <SEP> tamis <SEP> n <SEP> 34
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mais retenues par un tamis U* 44 1.1i' traversant un tamis n* 44 loi%
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D'autres essais ont été effectuas avec nuecèn en utilisant un agglomérant constitué par une poudre d'acier (95 1/4% de Je, 4e de Nit et Ot75 do 0* oâveo une grosseur de par- ticules Btoyenne de 10 microns)
pour former des billes, On a fabriqué des billes d'une grosseur supérieure à 3,36 ma et du ne voit pas la raison pour laquelle 4ea billes plus grosses ne pourraient pas ttre produites. En ce qui concerne l'abrasif primaire, les recherches effectuées ont montré que les meil- leurs résultats étaient obtenus avec de l'alumine d'une gros- Beur de grain correspondant au n* 60. On a utilisa aussi des diamants d'une grosseur de rain atteignit le n 16 et du
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carbure de tunjutene traversant un tan1ia no 5 mais retenu par un tumix ne 8 (particules ayant de 4,00 à 2e38 mm).
Afin d'apprécier l'effet de la formation deu billes sur la distribution de l'abrasif, on a fabriqué des meules d'es-
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oui déterminées. Une meule a utù fabriquée avoue du diamant d'une grosseur de grain Se 36 (2,06% en poids) et avec une pou- dre formée en parties égales en poids de carbure de tungstène et de cobalt, comme indiqué précédemment, Le bol a été entraîne en rotation à une vitesse de 52 tours/minute, son inclinaison
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étant de 47S Afin de mouiller le diamant', on a ajouta à l'eau
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un agent mouillant; à raison de 1% an Tolume.
On ? produit des billes coma dans les ou* précédentes saut que les billes
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ont été tastiaéee pour séparer celles ayant, une grosseur *on- priée entre 2,00 et lt6a Ma* Ime particules d'une grosseur la- férieure à 1#68 MM ont été rezîgon dans le bol afin 4'a\1&ll811tor . leurs dimensions.
Lee particules choioiest ayant un. gros4tur intérieure à 2*00 ma mai. supérieure z 1,68 me ont été ocapri- =4es pour former une *eule, Une seconde meule d'essai a été fabriqué* à partir de billes préparées en mélangeant le constituante dans le rapport correct, mais sana tenir compte de la gtanulÓ4'tri. des particules produites. les conditions de travail dit bolitaiet
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les mêmes que précédemment, Dos billes ayant des grosseurs dé- terminées au hasard ont été moulues pour former une meule.
On a comparé ces deux meules avec une autre moule ayant la même composition, pressée dans le mime moule, les deux seules fabriquées à partir de billes montrent une meilleure distribution du diamant que la meule témoin,, la meule formé* de billes ayant une grosseur de grain comprise entre 2,00 et 1,68 sa semble présenter la distribution la plus uniforme par- mi les trois meules 3 considérées*
Le procédé suivant l'invention est applicable aux grains d'abrasif primaire, de préférence au diamant, d'une
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grosseur de grain n* 60 et plus grosse, jusqu'à 50% en volume,,
Un grain abrasif secondaire ayant une grosseur quelconque, four- mé généralement par l20" SIC, WO ou .2 ' peut également ttr t utilisa. Quand le grain d'abrasif secondaire a une grosseur
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correspondant au n# 60 ou supérieur*# l'abrasif secondaire est mélangé avec l'abrasif primaire au coure du procède de granu- lation ou de production des billes* Quand 1 'abrasif secondaire a une grosseur correspondant au n 80 ou plue fine, il est mé-
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langé avec l'agglomérant et ajouté à titre de conatituant pul- vérument.
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On peut fabriquer, à partie de* billes, des meules
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ou d'autre pibota do tor#e..rvant au meulage par n'importe lequel des procédés connus dans cotte technique, applicable 1 agglomérant particulier et à ltabregit ut11a'a pour la tua- brioation des bille..
Un pre$aage à chaud peut ètre emplalè iour former des pièoes de forme finies à agglomérant métallî- que, ou bien un pressage à froid peut être utilisé. en le fai- sant suivre d'un frittage dans un tour, dans une atmosphère inerte, quand cela .et nécessaire Ces derniers procédée oonvien nent particulièrement bien pour la fabrication de meule dia-
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mant (tr1tiéee' à agglomérant métallique.
Des poudrer métal- liques types utilisable. suivant l'intention ont une groâoêur de particules allant de 1 à là mîcronni elle* peuvent dttà foi>- méta par du cobalt, des mélanges de carbure de tungstène et de cobalt, des mélangea d'acier et des mélanges de cuivre et
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d' 61:ài.rh
Pour obtenir une distribution satisfaisante des particules d'abrasif primaire dans la meule ou l'outil abrasif fini, il n'est pas nécessaire d'utiliser des billes ayant tou-
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ton la même dimension. En fait, lorsque les particules dlabra* nît sont largement espacées, il est parfois désirable d'ut111w *or un mélange de billes de plusieurs dimensions, pour éviter
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une distribution trop bien définie due grains d'sbraett.
Par exemple, lors de la fabrication d'un serment de seule diamant
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à tron90nner. on peut utiliser un mélange, en pitiés égalée en poids, de billes ayant 2,00 mm, comprenant chacun* un noyau central formé par un diamant d'une grosseur de grain n* 24,
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et des bill,. de 1,68 sus, 009pattant chacune un noyau central formé par un diamant d'une grosseur de grain n 36, De modifications peuvent ttre appertéac aux modes
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de réalisation décrit., dan le domaine des equivalenees techni- que., sans s'écarter de 1' invention.