Brevet FR2540770A1 — publié le 19840817

La présente invention concerne des meules à base de particules abrasives de nitrure de bore cubique liées à la résine. La mise au point des meules au diamant a commencé dans les années 30 et, jusqu'à la fin des années 60, le diamant était le seul abrasif de qualité digne -de ce nom, beaucoup plus dur que les abrasifs classiques à l'oxyde d'aluminium et au carbure de silicium On a assisté ensuite à la mise au point du diamant synthétique par le procédé à haute pression haute température enseigné par les brevets de la General Electric, dans les années 60, et à la découverte du fait que la forme cubique du nitrure -de bore (NBC) haute densité, obtenue en appliquant une pression élevée sur du niture de bore hexagonal à une température élevée et en présence d'un catalyseur, tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 947 617, avait une dureté simi- laire à celle du diamant. Si le NBC n'est pas supérieur au diamant pour le meulage des carbures (notamment du carbure de tungstène lié), il est supérieur au diamant lorsqu'il s'agit de meuler des métaux ferreux, en particulier des aciers à outils. Ainsi, les meules au NBC peuvent être supérieures aux meules au diamant pour le meulage d'outils qui combinent carbures et aciers durs. Le brevet britannique N O 834 351, publié en 1960, enseigne l'utilisation de sulfures métalliques avecdes sels de métaux alcalins, tels que des sulfates, comme charges dans les meules abrasives classiques pour meuler les aciers alliés Bien que ce brevet se réfère aux abrasifs en général, et mentionne le diamant, ces charges, pour autant qu'on le sache, n'ont jamais été utilisées commercialement dans des meules au diamant ou des meules au NBC. Le brevet allemand N O P 2 230 701, au nom de Winter & Sohn, décrit l'emploi du sulfure de zinc et de la cryolite comme auxiliaire de meulage sous la forme d'un bâton à appliquer sur la pièce à meuler Il n'est pas suggéré d'incorporer les auxiliaires de meulage dans le liant de la 2 2540770 meule. La demande de brevet américaine SN 06/245 855 pendante, déposée le 20 mars 1982, décrit l'utilisation d'auxiliaires de meulage dans des fluorures, notamment dans une meule en résine NBC avec un lubrifiant solide. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 779 727, délivré le 18 décembre 1973 aux noms de Siotti et Carver, décrit l'utilisation d'une poudre métallique telle qu'une poudre d'argent, conjointement avec un lubrifiant en film sec dans des meules au diamant ou au NBC. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 820 290, qui concerne une résine liante particulière et un procédé de durcissement pour une telle résine, décrit en termes généraux des charges et des abrasifs, les charges comprenant des sels de fluorures et autres auxiliaires de meulage et les abrasifs comprenant le NBC et le diamant. La présente invention repose sur la découverte du fait que l'utilisation d'une combinaison particulière d'additifs ou de charges antérieurement connus dans une meule contenant des particules abrasives de NBC confère une qualité de meulage imprévisiblement élevée en termes de rapport entre le volume de matière enlevé et le volume d'usure-de la meule (rapport G) et demande très peu d'énergie comparé aux meules antérieurement connues L'invention demande la présence d'une charge métallique pulvérulente, en particulier d'ar- gent, d'un auxiliaire de meulage, en particulier un sel de fluorure, et, de préférence, d'une poudre lubrifiante se présentant sous la forme d'un film sec, en particulier du di-sulfure de molydène. Une composition de liaison préférée de résine phéno- lique, de charge métallique, d'auxiliaire de meulage et de lubrifiant en film sec comprend, en % volumique: Matériau % volumique Poudre de K Al F 4 25 Poudre d'Ag 20 Poudre de Mo 52 10 Résine phénolique (novalaque compre- nant 2 % en volume de chaux par rapport au volume total de la composition alliante) 45 On peut substituer de la poudre de nickel à la poudre d'argent à concurrence de 50 %; d'autres fluorures peuvent être utilisés, à savoir K Al 3 F 6, Na 3 Al F 6) KBF 4 et Ca F 2; comme autres lubrifiants solides, on peut employer le- nitrure de bore hexagonal, le graphite et le polytétra- fluoroéthylène (en poudre) ou d'autres polymères fluoro- carbonés. La quantité "normale" d'abrasif à inclure dans les meules au NBC est de 25 % par rapport au volume du liant et de l'abrasif (ce que l'on appelle-la concentration 100) On peut utiliser des concentrations pouvant descendre à 10 % ou monter à 50 % dans des circonstances particulières On peut utiliser des abrasifs de dilution de manière limitée. Les meules peuvent être fabriquées à partir des composants ci-dessus en mouillant l'abrasif avec du furfural et en le mêlant au mélange de liant et de charges On place ensuite une quantité suffisante de mélange dans un moule ayant la forme voulue et le presse en forme à chaud L'outil peut ensuite être enlevé du moule et le durcissement être terminé dans un four On peut réaliser diverses formes de meules, telles que des meules en forme de coupe ou cylindriques (l AI) en collant ou fixant autrement la forme abrasive sur un noyau ou centre convenable Dans les conditions classiques de moulage, la pression est de 0,0077 t/mm 2, la température de 1600 C et le temps de moulage de 20 minutes. Le durcissement final peut être effectué à l'air 4 2540770 atmosphérique, pendant 24 heures à 175 C, comme cela est connu, la durée et la température de durcissement étant efficaces pour régler la qualité ou la dureté de la meule en fonction de l'application spécifique envisagée. On peut employer des résines thermiquement stables, autres que des résines phénoliques, tels que des polyimides, en adaptant les conditions de traitement. Essais comparatifs On a préparé une série de mélanges contenant divers taux d'argent et de charge. En utilisant des matériaux de noyau classiques, on a fabriqué, à partir de chaque mélange, plusieurs meules en forme de coupe 11 V 9, de dimensions 95,25 x 38,1 x 31,75 mm avec une épaisseur de pourtour de 1,59 mm. On a essayé les meules obtenues dans les conditions suivantes: achine: Meule de surface 6 x 18 S-3 NORTON Vitesse du mandrin: 3 600 tours/mn Translation: 2 540 mm/mn Alimentation de l'unité: 0,0762 mm, 0,127 mm et 0,1778 mm Alimentation totale: 1,143 mm Matériau meulé: surfaces d'acier M 2 6,35 x 12,7 mm A partir des essais sur 50 mélanges différents, les équations suivantes ont été calculées par ordinateur pour le rapport G (matériau éliminé divisé par l'usure de la meule en unités de volume) et la puissance en watts pour une teneur nominale en NBC de 18,75 % en volume. Dans ces équations: AG = % en volume d'argent MO = % en volume de Mo 52 KA = % en volume de K Al F 4 IN = alimentation en mm x 1/0,0254 G 116,49 + 0,271 (AG) + 0,06404 (AG)(MO) + 0,04095 (AG)(KA) 37,384 (IN) + 2,420 (IN)2 0,0346 (MO)2 P = 675,33 22,67 (MO) 19,35 (KA) + 0,3909 (KA)2 + 0,07076 (AG)(MO) + 74,44 (IN) 2540770 A partir de ces résultats et d'autres considérations, on peut tirer les gammes larges et les gammes préférées suivantes: Gammes larges Gammes préférées Mo 52 0-I 6 % 8-16 % K Al F 15-35 % 20-30 % Ag 5-40 % 10-30 % Résine 30-50 % 40-50 % La composition préférée, telle qu'indiquée cidessus, donne les résultats suivants, o G est le rapport volumique entre le métal éliminé et l'usure de la meule. Alimentation 0,0762 mm Alimentation 0,127 mm G Puissance en W G Puissance en W - 77,4 600 27,7 825 Les meules antérieurement connues, l'une à l'argent et au polytétrafluoroéthylène dans des quantités optimales, telle qu'enseignée par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n O 3 779 727, appelé Meule "A", et l'autre contenant des charges actives et du graphite, dans des conditions optimales, appelée meule "B", ont donnés les résultats suivants: Alimentation 0,0762 mm Alimentation 0,127 mm G Puissance en W G Puissance en W Meule A 36 600 3 1000 Meule B 35 500 5 650 6 2540770 REVENDICATIONS 1 Meule liée à la résine contenant des particules abrasives de nitrure de bore, caractérisée en ce que le liant résineux renferme en volume de 15 à 35 % d'un auxiliaire de meulage formé d'un sel de fluorure, de O à 16 % de charge lubrifiante en film sec et de 5 à 40 % d'argent, la teneur en résine du liant étant d'au moins 30 % en volume. 2 Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une partie mineure de l'argent est remplacée par du nickel. 3 Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le sel de fluorure est le KAIF 4. 4 Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge lubrifiante en film sec est choisie entre le Mo 52, le graphite, le nitrure de bore hexagonal et les polymères hydrocarbonés fluorés. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le sel de fluorure est le K Al F 4 et en ce que la charge lubrifiante en film sec est le Mo 52. 6 Meule selon la revendication 5, caractérisée en ce que la teneur en charge lubrifiante en film sec est comprise entre 8 et 16 %.