Les abrasifs agglomérés sont obtenus en incorporant des grains abrasifs dans une matrice, faite soit de résine et de charges de remplissage soit de matières vitreuses.
En général ces abrasifs comportent une porosité qui aide à contrôler les aspects thermiques du processus.
Les abrasifs revêtus sont des grains abrasifs incorporés dans un support de toile.
La formulation et le choix des additifs sont en général un secret bien gardé du fabricant. Afin de choisir le matériau et la structure appropriés de la meule plusieurs questions doivent être posées:
1. Type d'usage: usinage, meulage, polissage, etc.
2. Type et matériaux de l'article à meuler: lame d'alliage de nickel, cylindre
métallique, etc.
3. Type de grains abrasifs nécessaires:oxyde d'aluminium, nitrure de bore, etc.
4. Type de propriété physique spécifique: poreux, compact, etc.
5. Type de collage: vitrifié, résineux, etc.
6. Type de processus de fabrication: presse froide ou chaude, etc.
La structure des abrasifs agglomérés est décrite en termes de proportions de la phase abrasive, du volume de porosité et de la fraction du volume de l'agglomérant comme décrit en Figure 1.
Chaque axe représente 100% d'un composant, avec le côté opposé correspondant à 0% et les pourcentages intermédiaires représentés par la distance fractionnaire du côté de l'axe.
Les compostions des meules actuelles ne couvrent pas toute la gamme de compositions représentée dans le diagramme des phases mais elles sont restreintes à une gamme limite par des facteurs technologiques et pratiques.
Figure 1: Diagramme des phases de meules
Grains:
Les grains abrasifs sont les instruments du processus de meulage et d'usinage.
Autrefois les grains abrasifs étaient dérivés de minéraux naturels, tels que l'émeri, le sable de quartz, etc. Aujourd'hui, l'industrie est presque entièrement dépendante des grains synthétiques, qui sont de loin plus solides et plus rentables.
Tableau 1: Propriétés physiques des grains abrasifs principaux
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Structure du cristal
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Hexagonale
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Hexagonale
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Cubique
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Cubique
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Densité (g/cm3)
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3.98
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3.22
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3.48
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3.52
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Point de fusio (C)
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2040
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~2830
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~3200
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~3700
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Coefficient de dureté de Knoop (kg/mm2)
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2100
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2400
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4700
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8000
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Les caractéristiques des grains, telles que la grandeur, la forme, la friabilité sont importantes et contrôlent la performance de la meule tout comme le matériau de la matrice.
Tableau 2: Caractéristiques typiques des grains abrasifs
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Grain
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Coefficient de dureté de
Knoop kg/mm2
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Indexe de friabilité
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| Oxyde d'aluminium |
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Rose/rouge (3% Cr)
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2260
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65.0
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Blanc
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2120
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56.6
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Cristal unique
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2280
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47.7
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Normal
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2040
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35.6
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40% ZrO2
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1460
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7.9
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fritté
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1370
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6.5
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Carbure de silicone
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Vert
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2840
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62.5
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Noir
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2680
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57.2
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Oxyde d'aluminium et ses dérivés:
L'oxyde d'aluminium est dérivé de la bauxite par un processus industriel à haute énergie. Pendant le stade de fusion la structure cristalline ainsi que la chimie peuvent être contrôlées et aboutissent à la production d'oxyde d'aluminium pur, d'oxyde d'aluminium fusionné (faible teneur en fer et en oxyde de silicium), d'oxyde d'aluminium semi friable (faible niveaux de titane), d'oxyde d'aluminium monocristallin (fortes arêtes de coupe et haute résistance à la compression) et d'oxyde d'aluminium rouge et rose (hauts niveaux en chrome).
Applications:
Meulage de matériaux de haute résistance à la tension et meulage grossier, ébavurage, dégrossissage à la meule, usinage et ébarbage de matériaux ferreux de faible alliage (oxyde d'aluminium standard).
Meulage d'aciers de haut alliage jusqu'à 62 Rc (oxyde d'aluminium blanc).
Opérations de meulage d'aciers de haut alliage exigeant une haute précision de forme et de grandeur (oxyde d'aluminium monocristallin).
Oxyde d'aluminium – Zircone:
La production de grains de zircone d'oxyde d'aluminium requiert un équipement et un processus similaire à celui de l'oxyde d'aluminium La présence de la phase de zircone et la dimension de ses cristaux peuvent améliorer la dureté du grain en comparaison de l'oxyde d'aluminium blanc ou brun.
Applications:
Utilisé dans les aciéries et les fonderies
Sol-Gel
Oxyde d'aluminium Sol-Gel et ses dérivés:
L'oxyde d'aluminium produit par la technique Sol-gel a des cristaux très fins, c'est pourquoi il conserve des arêtes de coupe tranchantes avec l'usure du matériau. L'un des inconvénients de l'oxyde d'aluminium Sol-gel réside dans sa faible stabilité thermique par rapport à l'oxyde d'aluminium.
Applications: Utilisé aussi bien sur des matériaux ferreux que non ferreux.
Carbure de silicium:
Ce matériau est plus dur que l'oxyde d'aluminium, mais il est en général beaucoup plus friable. Le processus de fabrication fait un usage contrôlé de haute énergie pour obtenir du carbure de silicium vert ou noir. Le carbure de silicium noir a une teneur d'impureté plus élevée que le grain vert.
Applications:
Pour le meulage de matériaux de faible résistance à la tension, tels que la fonte, les matériaux non ferreux et non métalliques.
Agglomérants à base de résine
Les résines phénoliques thermodurcissables sont encore de loin les agglomérants organiques les plus importants pour les meules et les disques de tronçonnage. Les propriétés de l'aglomérant peuvent varier pour donner des propriétés élastiques ou thermiques en incorporant des plastifiants ou des charges de remplissage.
Comparés aux disques vitrifiés, les meules agglomérées à la résine sont beaucoup plus résistantes aux chocs, aux chargements et à l'usage de poids lourds. C'est pourquoi elles sont plus usitées dans des opérations d'ébarbage et pour des meules de coupage dans lesquelles les charges unitaires latérales incontrôlées risquent d'être très élevées. Quand une très grande résistance est requise, par exemple dans les opérations de grande vitesse (>100 mètres par vitesse de surface seconde), la résine peut alors être renforcée par des fibres de verre. Il y a cependant des limitations, en termes de température permise à la surface de meulage/usinage. Par ailleurs, les meules risquent d'être attaquées par des fluides de meulage alcalins.
Meules basées sur des colles vitrifiées
En comparaison des meules agglomérées à la résine, celles basées sur des agglomérants vitrifiés peuvent résister à des températures beaucoup plus élevées, mais elles sont souvent moins dures. D'autre part, les meules vitrifiées sont moins affectées par l'eau, les acides et les huiles.
Les matières premières principales sont l'argile, le feldspath, les frittes de verre, similaires à celles utilisées dans le domaine des céramiques fines. La phase de l'agglomérant vitreux se situe dans la conduite du feu de la meule à haute température jusqu'à 1250 degrés et plus.
Charges de remplissage
Les charges de remplissage sont ajoutées au mélange dans des buts divers comme décrits dans le tableau suivant:
Tableau 3: Types et fonctionnalité des charges de remplissage
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Fonction
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Description
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Matériau de la charge
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Production de pores
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Provisoire
Semi permanent
Permanent
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Coque de noix, cire, naphtalène
Graphite, coke
Ballons de verre, oxyde d'aluminium sphérique
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Effets du meulage actif
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Lubrifiants
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Cryolite, chlorures, pyrites de ferre, Phosphates
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Accessoires de production
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Accessoires de durcissement
Accessoires de moulage
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Oxyde de calcium, oxyde de magnésium
Stéarates, Cire
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