Brevet FR2718380A1 — publié le 19951013

MEULES ABRASIVES L'invention concerne des meules abrasives, et plus précisément les meules abrasives à agglomérat organique, utilisées notamment pour l'affinage, la rectification, le surfaçage, I'ébardage ou plus généralement les différents types usuels d'usinage. Il est connu des meules abrasives constituées par des particules abrasives noyées dans une matrice à base d'une résine organique. Pour conférer une bonne tenue mécanique à ces meules. la matrice est généralement renforcée au moyen de fibres de verre. Au cours des opérations de meulage, I'échauffement de la meule dû aux frottements peut provoquer la dégradation de la résine organique qui, du moins en surface, n'est plus en mesure de retenir les particules abrasives. Le diamètre de la meule décroît ainsi petit à petit jusqu'à nécessiter le remplacement de la meule. La présente invention a pour but des meules abrasives à agglomérat organique dont la durée de vie est améliorée. Ce but est atteint selon l'invention par un renforcement de la matrice, au moins pour partie, au moyen de fibres ou rubans métalliques. Compte tenu de leur prix de revient légèrement plus élevé, les fibres métalliques peuvent être utilisées conjointement avec des fibres traditionnelles de renforcement telles que les fibres de verre. Toutefois, les fibres ou rubans métalliques de renforcement se substituent avantageusement aux fibres de verre et confèrent des propriétés mécaniques nettement améliorées à quantité équivalente de fibres. D'autre part, ces renforts sont de bons conducteurs thermiques ce qui permet une bonne dissipation de la chaleur sur l'ensemble du volume de la meule et diminue ainsi les risques de dégradation de la matière organique. Avantageusement, des renforts métalliques conferent à la meule, de plus, un caractère de conducteur électrique ce qui permet de contrôler l'usure de la roue au moyen de capteurs sans contact. Les renforts métalliques utilisés sont de préférence des rubans en verre métallique obtenu par exemple par hypertrempe d'un jet de métal fondu projeté sur une roue métallique froide tournant à grande vitesse. Les rubans utilisés ont de préférence une longueur comprise entre 5 et 50 mm, des rubans dont la longueur est inférieure à 20 mm et notamment de l'ordre de 10 mm, c'est-à-dire entre 8 et 12 mm étant préférés de façon à garantir une bonne homogénéité des renforts au travers de la matrice. Les fibres ou rubans métalliques sont généralement utilisés à raison d'un volume compris entre 1 à 4 % du volume total de la meule manufacturée. La résistance mécanique croît avec la quantité de fibres utilisées ; toutefois, le volume de la meule avant le formage par pressage du mélange et polymérisation de la résine croît également, de sorte que les par pressage du mélange et polymérisation de la résine croît également, de sorte que les opérations de moulage et démoulage peuvent devenir critiques au-delå d'un certain volume de fibres ou rubans. Des résultats très satisfaisants sont obtenus avec un volume de fibres ou rubans représentant environ 2 % du volume total de la meule manufacturée, et plus généralement de l'ordre de 1,2 à 3 % du volume total de la meule. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui représentent figure 1: des courbes comparatives illustrant les propriétés mécaniques d'une meule selon l'art et de meules selon l'invention, figure 2 : des courbes comparatives de la conductivité thermique de meules selon l'art et selon l'invention. Les meules abrasives à agglomérat organique sont obtenues en malaxant les grains d'abrasif avec un agglomérat, en règle générale une résine époxy, et des fibres ou rubans de renforcement. La répartition des fibres de renforcement doit être aussi homogène que possible. Le mélange prêt, il est pesé et versé dans un moule de pressage. La meule est alors conduite, sous presse, dans un four où la résine est polymérisée à une température de l'ordre de 180"C, pendant une durée moyenne d'environ 24 à 36 heures. Les fibres de renforcement utilisées sont de préférence des rubans de verre métalliques minces, trempés par coulée sur un substrat froid - en général une roue défilant en continu. Elles sont par exemple constituées par des alliages du type AxB1-x où A est constitué d'un ou plusieurs métaux de transition tels notamment le fer, le cuivre, le nickel, le manganèse ou le cobalt, B d'un ou plusieurs métalloïdes tels notamment le phosphore, le carbone, le silicium ou le bore et où x est de l'ordre de 0,8. Ces rubans ont une largeur typiquement de l'ordre de 0,5 à 7 mm et de préférence de l'ordre de 1 à 3 mm, une épaisseur comprise entre 30 et 100 mm et une longueur de préférence voisine de 10 mm. Les rubans métalliques sont ajoutés de préférence à raison d'une fraction du volume de la meule manufacturée comprise entre 1 à 4 % et de préférence compris entre 2 et 3 %. Le volume du mélange avant cuisson subit un gonflement relativement important ce qui peut poser quelques problèmes lors du remplissage du moule, avant l'opération de pressage, et ultérieurement, lors du démoulage. C'est pourquoi, il est préférable de se limiter à des volumes de rubans métalliques d'au plus 4 %. Il peut de plus être noté qu'un mélange homogène est d'autant plus facile à préparer que la quantité de fibres reste petite. Du point de vue de la présente invention, il est important de souligner que, de plus, I'opération de pressage et la forme longue et plate des rubans a pour conséquence leur alignement privilégié ou rubans dans le plan perpendiculaire à l'axe de la meule. Comme la meule travaille sur sa tranche, la disposition radiale des fibres de renforcement qui en résulte favorise la propagation de la chaleur vers la partie centrale de la meule de sorte que la chaleur est dissipée sur l'ensemble de la meule. Les meules selon l'invention ont été testées du point de vue de leur comportement mécanique et de leur comportement thermique, en comparant les résultats avec celui de meules de référence de mêmes dimensions et d'une composition identique à l'exception de la nature des fibres de renforcement et éventuellement, de leur quantité. La meule de référence comporte 4 % en volume de fibres de verre dites de renforcement. Les meules testées ont la forme d'anneaux cylindriques avec un diamètre extérieur de 610 mm, un diamètre intérieur de 203 mm et une hauteur de 76 mm. Des meules de ce type sont utilisées à une vitesse périphérique généralement comprise entre 60 et 80 m/s toutefois, par mesure de sécurité, il est souhaitable que la vitesse d'éclatement soit supérieure à 150 m/s. La meule de référence éclate à 5380 tours/minute soit 171 m/s. Une meule selon l'invention avec un pourcentage de fibres métalliques de 2 % éclate à 5000 tours/minute, soit une vitesse de 160 m/s. La meule selon l'invention, à 4 % de fibres métalliques, a supporté sans dégradation apparente une rotation à 5400 tours/minute. La supériorité du comportement mécanique des meules selon l'invention ressort également très clairement du test de rupture suivant : une roue cylindrique pleine de 26 mm de diamètre pour une hauteur de 20 mm est pincée, sur sa tranche, entre deux mâchoires, que l'on rient serrer jusqu'à obtenir le bris de la pièce. La rupture obtenue est, paradoxalement, une rupture analogue à une rupture en traction et de ce fait, est très significative du comportement réel d'une meule abrasive. Sur la figure 1, on a reporté les valeurs de la compression à la rupture mesurées sur une série de 8 éprouvettes arbitrairement numérotées de 1 à 8 pour chaque sérine. La première série correspond à des éprouvettes répondant à la composition de référence, soit un renforcement par 4 % de fibres de verre. Les deux autres séries, portant pour légende essai n" 1 ou essai n" 2 correspondent à des compositions selon l insention soit 1,41 % de rubans métalliques pour l'essai n" 1 et 4 % de rubans métalliques pour l'essai n" 2. Le gain moyen par rapport à la meule de référence est de 8 % pour la série essai n" 1 et de 24 % pour la série essai n" 2. D'autre part, le comportement thermique des meules a été testé en plaçant entre deux plateaux d'une presse, chauffées à environ 1 700C, une première barre témoin dont la composition correspond à la meule de référence et une seconde barre dont la composition correspond à celle de la meule de l'essai n" 1. Toutes les minutes, les températures des barres sont mesurées à l'aide de deux thermocouples. Les valeurs sont reportées à la figure 2 (les ronds correspondant à la température de la barre de référence et les carrés à l'essai n" 1). Après une durée d'environ un quart d'heure, la température des barres se stabilise, à une valeur d'environ 55-56"C pour la barre selon l'invention, la barre correspondant à une meule selon l'invention s'échauffe donc significativement plus que la barre correspondant à la meule de référence qui qui indique qu'elle a perdu une bonne partie de son caractère isolant. De plus, on peut observer sur cette figure 2 que la montée en température de la barre selon l'invention est un peu plus rapide, ce qui est plus spécialement avantageux. L'effet du caractère métallique des rubans est ainsi clairement démontré. Par ailleurs. la quantité de métal présente dans les meules selon l'invention est suffisamment importante pour autoriser un contrôle en continu à l'aide de capteurs sans contact ceci par exemple pour vérifier systématiquement la valeur du diamètre extérieur de la meule et donc son état d'usure. REVENDICATIONS 1. Meule abrasive à agglomérat organique, caractérisée en ce qu'elle comporte des fibres métalliques. 2. Meule abrasive selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dites fibres sont formées par des rubans en verre métallique. 3. Meule abrasive selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits rubans sont des rubans obtenus par hypertrempe d'un jet de métal fondu sur un substrat défilant en continu. 4. Meule abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites fibres ont une longueur comprise entre 5 et 50 mm et de préférence entre 5 et 20 mm et de préférence encore entre 8 et 12 mm. 5. Meule abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites fibres ont une épaisseur comprise entre 30 et 100 mm. 6. Meule abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites fibres ont une largeur comprise entre 0,5 et 7 mm et de préférence entre 1 et 3 mm. 7. Meule abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites fibres sont ajoutées à raison d'un volume compris entre 1 et 4 % du volume total de la meule manufacturée. 8. Meule abrasive selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdites fibres sont ajoutées à raison d'un volume compris entre 1,2 et 3 % du volume total de la meule manufacturée.