Brevet FR2639278A1 — publié le 19900525

Plateau de polissage. La présente invention concerne des plateaux de polissage ou de rodage, notamment ceux utilisés dans des machines de polissage comprenant un plateau entrai- né en rotation autour de son axe, un porte-pièces décen- tré par rapport au plateau et entraîné en rotation, no- tamment par frottement, autour de son axe propre et une suspension abrasive interposée entre les pièces à polir et le plateau, les pièces étant appliquées sur le plateau, avec interposition de la suspension, avec une certaine pression. Au brevet des Etats-Unis d'Amérique numéro 3.913.279, on décrit un plateau de polissage à la sur- face plane duquel affleurent des parties tendres sous forme d'îlots disséminés régulièrement dans une partie dure continue. Dans le présent mémoire on entend, par parties dures, des parties plus dures que les parties tendres du plateau. Les parties tendres sont réparties régulièrement sur des cercles concentriques du plateau. On n'attache aucune importance aux longueurs des inter- valles entre les parties dures qui, au dessin, et dans le plateau correspondant vend- dans le commerce, sont très grandes. Au brevet de la Confédération Helvétique numéro 641.396, on décrit un plateau de polissage dont les parties tendres affectent la forme d'une spirale continue. La largeur de la spirale n'est pas précisée. Elle est de l'ordre de 10 mm dans le produit correspon- dant vendu dans le commerce et a aussi cette longueur au dessin, en faisant l'hypothèse que le plateau repré- senté a le diamètre qui est courant dans la technique. On a maintenant trouvé, d'une manière inatten- due, que les longueurs des intervalles entre des par- ties dures jouent un rôle déterminant dans le rendement de polissage ou quantité de matière enlevée par unité de temps. L'invention vise donc un plateau de polissage dont le rendement est augmenté. Le plateau suivant l'invention est caractérisé en ce que plus de la moitié des arcs découpés dans les parties tendres par un cercle imaginaire de rayon égal aux 9/20ème de celui du disque et dont le centre est à une distance de celui du disque égale à la moitié du rayon du disque, ont une longueur comprise entre 0,5 et 8 mm. En toute rigueur, la courbe, sur laquelle sont découpés les arcs, à prendre en considération est la trace de la trajectoire d'un point d'une pièce à polir ou à roder sur le plateau. De telles courbes sont représentées aux figures. Mais, par souci de simplification, on peut les assimiler au cercle imaginaire avec une approximation suffisante aux fins de définition de l'invention. De préférence 80 % et mieux encore 90 % des arcs ont une longueur comprise entre 0,5 et 5 mm et, mieux encore, entre 1 et 4 mm. Il existe une longueur des arcs, très petite au vu de l'art antérieur, qui donne le rendement optimum. Si, pour faciliter la fabrication, on souhaite donner aux parties dures des formes identiques, on ne peut satisfaire au critère posé par l'invention que si les parties dures forment des îlots isolés dans une matrice tendre, qui est continue c'est-à-dire d'un seul tenant. Ce mode de réalisation est contraire à celui connu dans l'état de la technique. On constate en outre qu'il permet de donner au plateau une planéité meilleure. De préférence, les îlots sont rectangulaires, le rapport de la longueur des grands côtés à celle des petits côtés étant compris entre 1,5 et 3. On améliore les résultats par des renfoncements ménagés dans les grands côtés. L'art antérieur considérait que le rendement optiman était atteint pour 70 % de parties dures et 30 % de parties tendres. Mais quand on respecte le critère de longueur des arcs, des essais montrent que le rende- ment est le meilleur quand les parties dures représen- tent de 85 à 95 % de la somme des parties dures et des parties tendres. Les parties dures au plateau peuvent être des poudres en fcnte, en fer, en cuivre, en acier inoxydable, en chrome, en carbure, en oxydes, notamment en oxyde d'alumine, de préférence mélangées à des résines telles que des résines poly- ester, des résines acryliques et des résines phénol- formaldehyde. Les parties tendres peuvent être des poudres métalliques, par exemple de cuivre, de bronze, d'alliages de cuivre et de plomb, de laiton, d'alliages de cuivre et d'aluminium, d'aluminium, de plomb, d'antimoine, d'étain et de zinc, de préférence égale- ment mélangées à des résines, notamment des résines de polyester, acryliques et phénolformaldehydes. Dans ces mélanges de résines et de poudres métalliques, la résine représente avantageusement de 20 à 40 % du poids total. Les abrasifs utilisés sont des produits ayant sur l'échelle de Mosh une dureté d'au moins 9 et, sur l'échelle de Knoop, une dureté supérieure à 1200. Ces abrasifs, qui sont plus durs que les parties dures du plateau, sont notamment du corindon, de l'alumine fon- due, du carbure de silicium, du carbure de bore et du diamant, ce dernier étant préféré. L'abrasif se présente sous la forme d'une suspension des produits abrasifs mentionnés ci-dessus, dans un liant, la granulométrie des abrasifs étant comprise entre 1 micron et 200 mi- crons et, de préférence, entre 10 microns et 40 microns et le pourcentage des abrasifs dans le liant étant com- pris entre 0,2 et 5 % en poids et le pourcentage des abrasifs dans le liant étant compris entre 0,2 et 5 % en poids et, de préférence, entre 1 et 3 % en poids. Le liant peut être constitué d'un mélange d'eau et de glycols, les glycols représentant de 10 à 60 % du poids total du liant et, de préférence, de 20 à 50 % de ce poids. Le liant peut être aussi constitué d'un mélange d'eau et de kérosène, ce dernier représentant de 40 à % du poids total du liant. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, les figures 1 à 4 sont des vues en plan de plateaut suivant l'invention d'un diamètre de 230 mm, et la figure 5 est un graphique illustrant l'invention. Le plateau de rodage représenté à la figure 1 est constitué d'une matrice 1 en un mélange de résine et de cuivre, la résine représentant les 2/3 en poids du mélange. La matrice 1 est continue et représente les parties tendres. Les parties dures sont constituées d'ilots 2 dont les faces affleurant à la surface du plateau sont circulaires, en ayant un diamètre de 25 mm. On a représenté également la courbe C1 qui est la trace d'un point d'un objet à polir sur le pla- teau de polissage. Cette courbe Cl découpe, dans la matrice tendre, des arcs dont plus de 50 % ont une lon- gueur comprise entre 1 et 5 mm. On peut assimiler aussi cette courbe au cercle C imaginaire de rayon égal à la moitié de celui du disque et dont le centre est à une distance de celui du disque égale à la moitié du rayon du disque. Ce cercle découpe, sur la matrice tendre, les arcs 3 à 13 dont les longueurs respectives sont 8, 3, 6, 12, 2, 17, 10, 7, 8, 6, 2 et 12. A la figure 2, les îlots 22 ont sensiblement la forme d'un rectangle dont les grands côtés ont des ren- foncements. L'intervalle entre deux petits côtés 23 d'un rectangle est de 2 mm. L'intervalle entre les deux parties renfoncées 24 des grands côtés du rectangle est également de 2 mm. L'intervalle entre les segments de grands côtés immédiatement adjacents aux petits côtés 23 est de 2 mm. L'intervalle dans les tronçons reliant les parties renfoncées au reste des grands côtés n'est que de 1 mm. A la figure 3, les!lots 32 rectangulaires durs sont disséminés dans une matrice 33. La distance sépa- rant deux îlots, décomptée le long de leurs côtés, est de 2 mm. A la figure 4, les îlots durs 42 sont dissémi- nés dans la matrice tendre 41, la distance séparant deux!lots est telle aussi que les arcs découpés dans les parties tendres ont des longueurs comprises entre 0,5 et 5 mm. Pour déterminer le rendement des plateaux, on rode six pièces cylindriques d'un diamètre de 20 mm en appliquant une pression de 265 g/cm2 sur une machine de rodage, la vitesse de rotation de la machine étant de 150 tours/minute et la vitesse de rotation du porte- pièces de 175 tours/minute ce qui correspond à une vitesse linéaire des pièces de 0,8 m/s. On effectue six cycles d'une durée de 5 minutes chacun. On utilise comre abrasif du liquide diamant de marque MM 381 fourni par la demanderesse. Toutes les 5 minutes, on mesure l'enlève- ment de matières en micron sur les six pièces. On fait également le total de l'enlèvement de matière sur tou- tes les pièces et sur tous les cycles. Pour un plateau de l'art antérieur de la deman- deresse, tel que décrit au brevet des Etats-Unis d'Amé- rique mentionné ci-dessus, l'enlèvement de matières est de 615. On prend cette valeur de l'enlèvement de matiè- res comme indice de base égal à 100. Les résultats obtenus sont rapportés au tableau I. Au tableau II, on a remplacé les îlots tendres du plateau de l'art antérieur par des Ilots durs de manière que ces îlots durs représentent 71 % de la surface du plateau, alors que les ilots tendres représentaient 70 % du plateau suivant l'art antérieur. Les résultats obte- nus sont consignés au tableau II. TABLEAU I No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 19 20 20 20 24 2 16 20 20 16 22 3 16 21 17 19 21 4 19 22 19 21 22 20 20 25 21 23 6 22 20 22 24 24 Total Total EM EM 112 123 123 121 136 /5 cycles Moy. EMy 3,73 4,1 4,1 4, 03 4,53 615 EM ' ' '_8_83 Ecart 6 6 8 8 3 TABLEAU II No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 31 26 31 31 29 2 27 27 28 24 26 3 27 27 28 26 23 4 33 30 26 28 29 5 36 27 32 33 35 - Total EM 6 34 28 36 26- 38 Total ES : /5 cycles JTotal EM a193 167 178 168 180 886 EM Moy. EM j 6,43 5,56 5,93 5,6 6 Ecart t 9 4 1il 7 15 Le rendement est de 144. Le tableau III donne les résultats pour un pla- teau du même type que celui de la figure 1, mais dans lequel le diamètre des!lots est de 20 mm. Le pourcen- tage des îlots est de 70 %. Le rendement est de 141. Le tableau IV donne les résultats pour un plateau de même type que celui de la figure 1, mais dont les îlots ont un diamètre de 13 mm. Le pourcentage des îlots est de 72. Le rendement est de 135. Les tableaux V à X donnent les résultats obtenus avec des plateaux conformes à la figure 2, mais dont les intervalles entre les deux petits côtés des plots durs et les parties renfoncées des longs côtés des plots durs sont respectivement de 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 4 mm, 6 mm et 8 mm. Les pourcentages d'ilots durs sont 95, 91, 81, 69, 57 et 51, respectivement. Les rendements sont de 126, 131, 148, 137, 122, 103. On a tracé, à la figure 5, la variation de l'enlèvement de matières en fonction des intervalles entre les parties dures. On voit nettement qu'il apparait un maximum d'enlèvement de matières pour une valeur voisine de 2 mm, la plage allant de 0,5 à 6 mm correspondant à des enlèvements de matières supérieurs à 750. Il y a une corrélation étroite entre la longueur des arcs découpés dans les parties tendres et les longueurs des intervalles entre les parties dures. On constate, en outre, sur tous ces tableaux, que la différence de cote (écart) entre les pièces pour les différentes passes est d'autant plus faible que le rendement est meilleur. Au tableau XI, on donne les résultats obtenus avec un plateau suivant la figure 3 et, au tableau XII, avec un plateau suivant la figure 4. Les rendements sont de 147 et 140. TABLEAU III No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 27 23 34 32 29 2 24 27 29 30 24 3 22 29 30 24 22 4 28 27 28 26 25 30 33 32 32 31 Total EM 6 32 35 32 36 32 /5 cycles 1 /5 cycles 3Total 163 174 185 180 163 865 EM Moy. 5,43 5,8 6,16 6 5,43 EM Ecart 10 8 6 8 10 TABLEAU IV No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 22 26 30 28 31 2 20 22 28 28 29 3 21 23 25 27 30 4 23 23 35 26 32 5 31 24 34 35 29 6 24 28 34 36 29 Total EM /5 cycles Total 141 146 186 180 180 833 EM Moy. 4,7 4,86 8,2 6 6 EM Ecart 11 6 10 10 3 TABLEAU V No | E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 22 25 27 29 23 2 23 27 23 33 24 3 19 27 30 29 24 4 21 24 31 31 24 5 19 26 29 29 23 6 22 25 27 28 23 Total EM/ cycles Total 126 154 177 179 139 775 EM Moy. 4, 2 5,13 5,9 5,96 4,6 EM Ecart 4 3 8 j 5 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _i _ _ TABLEAU VI No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 24 27 27 27 27 2 25 26 28 31 25 3 24 28 29 30 27 4 29 26 28 30 27 24 26 29 27 26 6 24 24 28 28 28 Total EM/ cycles Total 150 157 169 173 157 806 EM Moy. 5 5,23 5,63 5,76 5,2 EM Ecart 5 5 2 4 3 TABLEAU VII No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 28 28 32 31 30 2 30 30 32 32 31 3 31 31 32 33 31 4 29 30 32 32 28 28 29 32 31 29 6 29 28 31 30 29 Total EM/ cycles Total TMtal 175 176 191 189 178 909 EMcart 3 3 3 3 Ecart 3 3 i 3 3 TABLEAU VIII No E.M. X.M. E.M. E.M. E.M. 1 26 29 27 22 26 2 26 30 27 30 30 3 28 29 29 30 28 4 29 27 30 30 29 27 28 29 27 28 6 25 28 26 29 27 Total EM/ cycles Total |161 171 168 175 168 843 EM 1Moy. 5,36 5,7 5,6 5,83 5,6 EM Ecart 4 4 4 8 4 TABLEAU IX No _E.M. -E.M. E.M. E.M. E.M. 1i 23 26 24 24 24 2 23 27 25 25 25 3 25 27 26 26 27 4 26 26 25 24 29 24 26 24 25 24 6 23 26 24 25 24 Total EM/ cycles Total 144 158 148 149 153 752 EM Ecart 3 3 2 2 5 TABLEAU X No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 20 21 22 21 21 2 22 22 21 20 22 3 22 21 22 21 23 4 19 22 21 20 23 21 21 20 21 20 6 19 22 19 21 22 Total EM/ cycles Total 123 129 125 124 131 632 EM Ecart 3 1 3 1 3 TABLEAU XI No E.M. E.M. E.M. E.M. E.M. 1 26 32 30 31 31 2 31 29 30 32 31 3 30 29 31 33 31 4 32 27 33 33 29 29 28 31 31 28 6 27 31 28 30 29 Total EM/ cycles Total Total 175 176 183 190 179 903 EM Ecart 6 5 5 3 3 TABLEAU XII NO E.M. E.M.E.M. E.M. E.M. I 1I 27 28 28 30 30 2 28 30 27 33 29 3 28 29 30 33 30 4 28 29 26 33 29 29 26 30 30 29 6 t 28 26 28 30 29 Total EM/ _ t i5 cycles Total168 168 169 189 167 861 EM15i 1 3 Ecart 1 2 4 4 3 1 REVENDICATIONS 1. Plateau de polissage circulaire,& la surface plane duquel affleurent des parties tendres et des par- ties dures, caractérisé en ce que plus de la moitié des arcs découpés dans les parties tendres par un cercle imaginaire de rayon égal aux 9/20ème de celui du disque et dont le centre est à une distance de celui du disque égale à la moitié du rayon du disque, ont une longueur comprise entre 0,5 et 8 mm. O10 2. Plateau suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'au moins 80 % des arcs ont une longueur comprise entre 0,5 et 5 min. 3. Plateau suivant la revendication 2, caracté- risé en ce qu'au moins 90 % des arcs ont une longueur comprise entre 0,5 et 5 mm. 4. Plateau suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur des arcs est comprise entre 1 et 4 mm. 5. Plateau suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que les parties dures for- ment des îlots isolés dans une matrice tendre, qui est continue. 6. Plateau suivant la revendicat ion 5, caracté- risé en ce que les îlots sont rectangulaires, le rapport de la longueur des grands c6tés à celle des petits côtés étant compris entre 1,5 et 3. 7. Plateau suivant la revendication 5 ou 6, ca- ractérisé par des renfoncements ménagés dans les grands côtés. 8. Plateau suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les parties dures représen- tent de 85 à 95 % de la somme des parties dures et des parties tendres.