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"Procédé de fabrication d'outils abrasifs diamantés" .
La présente invention concerne la technologie des constructions mécaniques et notamment un procédé de fabrication d'outils abrasifs diamantés.
Les outils, fabriqués selon la présente invention et destinés à l'usinage du diamant, du verre, de la céramique ainsi que d'autres matériaux, sont utilisés dans les industries de la bijouterie, de l'optique mécanique, et du bâtiment.
On connalt un procédé de fabrication de disques diamantés ä facetter selon lequel on applique un mélange huileux ou graisseux contenant du diamant sur un disque métallique et on effectue le rechargement du disque en ce melange en frottant le disque par un élément en alliage dur tel qu'un rodoir en fonte portant ledit mélange. Pour le rechargement, on applique une charge statique sur l'element en alliage dur en le faisant tourner simultanement ä une fréquence de 2 à 40 tours par seconde ("Technologie du facettage des diamants en brillants."V. J.
Epifanov et autres. Moscou"Vyshaya shkola"p. 233, 1982).
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Ce procécé connu est caractérisé par un rendement médiocre car l'Operation de rechargement nécessite un temps allant jusqu'à 20 ä 30 minutes. En outre, le procédé ne permet pas d'assurer une haute concentration des grains de diamant dans le métal du disque et le taux requis de leur adhérence pendant le travail. 11 s'ensuit de basses caractéristiques du travail des disques de facettage ainsi qu'une consommation élevée de matériaux diamantés coûteux.
Ce procédé ne peut pas être utilise pour la fabrication de disques abrasifs, dont l'épaisseur est du même ordre de grandeur que la dimension d'un grain de diamant par suite de la déformation des disques.
On connatt également un procédé de fabrication d'un outil abrasif diamanté qui consiste à appliquer, sur une ébauche, une couche de poudre abrasive contenant des grains de diamant et ä exerçer ensuite une action (pression) sur toute la surface de cette ébauche à l'aide d'un poinçon en alliage dur. L'action du poinçon est de nature statique, la pression dépassant 400 ä 500 MPa.
Ce procédé connu ne permet pas lui non plus d'assurer un haut niveau d'adherence d'un grain de diamant au métal d'une ébauche car l'effet de son enfoncement n'est pas totalement réalisé.
Du fait que la direction de l'Implantation (enfoncement) d'un grain de diamant dans le substrat correspond A la direction de l'action de la charge statique qu'il a subie il s'avère impossible d'introduire dans une ébauche des grains de diamant en une concentration supérieure à 40% en volume. Les
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facteurs susmentionnés influent d'une manière défavorable sur les caractéristiques de travail de l'outil.
En outre, le procédé envisagé nécessite un matériel de pressage consommant une grande quantité d'énergie.
On s'est donc proposé de mettre au point un procédé de fabrication d'outils abrasifs diamantés hautement productif et assurant a l'outil abrasif de hautes caractéristiques de travail par le choix des paramètres technologiques au stade de l'enfoncement des grains de diamant dans l'ébauche.
Le procédé de fabrication d'outils abrasifs diamantés selon l'invention consiste ä appliquer sur une ébauche, une couche de poudre abrasive, contenant des grains de diamant, ä exercer une action par pression sur l'ébauche du c8t6 oü elle est revêtue de ladite couche ä l'aide d'un élément en alliage dur pour enfoncer la poudre abrasive dans ladite ébauche en agissant sur l'ébauche d'une part par au moins une impulsion de l'ordre de 200 à 800 kN/s et d'autre part par un élément en alliage dur tournant ä une fréquence de 900 ä 2500 tours par seconde.
Cette action exercée sur l'ébauche assure les conditions les plus favorables pour l'enfoncement maximal possible des grains de diamant dans l'ébauche et leur forte adhérence. On a ainsi la possibilité de fabriquer un outil de faible épaisseur par exemple un outil ä tronçonner d'une épaisseur aussi faible que 0, 05 mm, la concentration en grains de diamant de la couche de travail allant jusqu'à 60 ä 65% en volume. En outre, la durée de vie de l'outil, fabriqué selon ce mode, croît de 40 à 45%, l'intensité de
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la coupe, par exemple du diamant, augmente de 50 ä 55% et le rendement de sa fabrication crott de 3 ä 4 fois.
Selon une variante de l'invention la couche de poudre abrasive est appliquée sur une ébauche en forme de disque circulaire plan, puis on confère ä celle-ci la forme d'un segment ou d'une calotte sphérique, dont le rayon de la sphère est de 3 à 10 fois le rayon du disque plan de depart.
En modifiant la forme de l'ébauche au stade de l'application de la poudre abrasive, on assure la répartition optimale en volume des grains de diamant en élevant ainsi la durée de vie de l'outil.
Selon une autre variante de l'invention, on applique sur l'ébauche une poudre, dont la composition est (% en volume) : grains de diamant 20 ä 60 ; métal à basse température de complément fusion ä 100.
Selon encore une autre variante on applique la couche de poudre abrasive contenant des grains de diamant sur l'ébauche après que celle-ci ait été recouverte préalablement d'un métal à basse température de fusion.
En introduisant un métal ä basse température de fusion dans la charge ou en revêtant au préalable l'ébauche d'un métal à basse température de fusion, on élève, dans la structure d'un outil, la teneur en grains de diamant dont les dimensions sont supérieures ä 200 ä 250 pm en l'augmentant jusqu'à la concentration maximale possible.
Le procédé de l'invention peut être réalisé de la manière suivante.
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On applique une couche de poudre abrasive contenant des grains de diamant sur une ébauche. On installe, au-dessus de l'ébauche, du cote de la couche de poudre abrasive appliquée et ä son voisinage immédiat, un element en alliage dur, par exemple un plateau à base de carbure de Tungstène et on le met en rotation ä une fréquence de 900 ä 2500 tours par seconde.
On applique une impulsion de choc, comprise dans une gamme de 200 à 800 kN/s, à l'ébauche, du cote opposé ä celui ayant reçu la couche de poudre abrasive et sur toute sa surface, en assurant un déplacement de l'ébauche à haute vitesse en direction de l'element en alliage dur et la collision entre l'ébauche et l'element en alliage dur.
En agissant sur l'ébauche, l'impulsion de choc de la valeur susmentionnée assure, par les conditions de son contact avec l'element en alliage dur tournant ä grande vitesse, l'enfoncement des grains de diamant dans le métal de l'ébauche suivant une trajectoire complexe ä une profondeur suffisant ä leur fixation solide. Ceci permet d'augmenter la concentration des grains de diamant dans l'outil, de supprimer leur séparation en cours de travail, ce qui élève les caractéristiques de travail dudit outil.
En outre, la courte durée d'une impulsion de choc pour l'enfoncement des grains de diamant contribue ä l'elevation du rendement du procédé.
L'application de la matière pulvérulents sur la surface d'une ébauche peut être réalisée par formation libre par exemple par pulvérisation en s'aidant d'une grille. 11 est alors avantageux que la poudre soit apportée sur l'ebauche en forme de
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disque sensiblement plan circulaire et que l'ébauche soit tranformée sous la forme d'un segment ou d'une calotte sphérique dont le rayon atteint de 3 ä 10 fois le rayon initial du disque de départ puis ramenée ä un profil plan ou moins incurvé. On élève ainsi la solidité de la fixation des grains de diamant dans l'ébauche grâche au fluage plastique du métal de l'ébauche pendant l'enfoncement des grains de diamant.
L'augmentation du rayon du segment sphérique au-delà de la valeur la plus grande indiquée ne contribue pas à l'amelioration des caractéristiques de travail de l'outil alors que la diminution de ce même rayon au-dessous de la valeur la plus petite indiquée rend impossible de donner ä l'ébauche la forme désirée sans gaufrage.
Le procédé de l'invention permet d'utiliser une poudre abrasive avec différentes teneurs en grains de diamant dont les granulométries varient largement en fonction de l'outil ä fabriquer.
La poudre abrasive utilisée, a la gamme de composition suivante, (en % volume) : grains de diamant 20 ä 60 métal ä basse température complement de fusion ä 100.
Le métal ä basse température de fusion joue, au cours de la formation de la structure de la matière de l'outil, un role de liant qui contribue à l'adherence solide des grains de diamant, dont les granulométries dépassent 200 a 250 um.
11 est également possible d'atteindre le même resultat en appliquant au préalable un revêtement ou "placage" d'un métal à basse tempé-
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rature de fusion sur la surface de 1'débauche. Dans ce cas, il est indispensable de veiller ä ce que l'épaisseur de la couche du "placage" ne soit pas supérieure à la moitie de la dimension la plus petite des particules de diamant car dans le cas contraire on ne pourra pas obtenir leur enfoncement maximal
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dans l'ébauche.
On va décrire ci-dessous, des exemples concrets de réalisation du procédé revendiqué.
Exemple 1
On fabrique des disques abrasifs tronçonner utilisés pour le sciage des cristaux de diamant. Comme bauches, on utilise des disques
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d'acier de 80 mm de diamètre et de 0, 08 mm d'épaisseur.
On applique sur la surface de l'ébauche une poudre de diamant, dont la granulométrie est de 20/16 um, régulièrement ä l'aide d'une colle. On pose l'ébauche par son côté non revêtu de poudre de diamant sur la surface d'un élément élastique, par exemple en polyurethane, reposant lui-meme sur une plaque de cuivre. Dans ce cas, l'élément élastique et la plaque peuvent se déplacer parallèlement ä un meme axe. Ensuite, on dispose l'inducteur plat d'une installation magnétique ä action impulsionnelle au voisinage immédiat de la plaque de cuivre et sous
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elle.
On dispose au-dessus de l'ébauche, vis à vis de la couche diamantée, un plateau en alliage dur, par exemple du type WC-Co, et on le met en rotation autour d'un axe ayant la direction permise de déplacement de l'element élastique et de la plaque de cuivre ä une fréquence de 500 à 2500 tours par seconde. On effectue la décharge d'un accumulateur
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capacitif dans 1'installation magnétique à action impulsionnelle sur l'inducteur plat qui assure une action percutante impulsionnelle sur l'ébauche par l'intermédiaire de l'élément élastique et de la plaque de cuivre. La valeur d'une impulsion de choc
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est de 200 a 800 kN/s.
La collision de l'ébauche avec le plateau en alliage dur assure l'enfoncement et la fixation des grains de diamant dans l'ébauche.
Le plateau 1 ci-après donne les caractéristiques d'emploi des disques abrasifs à tronçonner fabriqués avec différents paramètres de réalisation
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Tableau 1 Caractéristiques Fréquence de rota- Valeur de l'im- tion du plateau en pulsion de choc tours par secondes en kN/s avec avec une impulsion une rotation du de choc de 200 KN/s plateau en alliage dur de
900 tours par seconde
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<tb>
<tb> 1500 <SEP> 2000 <SEP> 2500 <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> 600 <SEP> 800
<tb> intensité <SEP> de
<tb> soiage, <SEP> mm2/h <SEP> 34,1 <SEP> 35,2 <SEP> 35,4 <SEP> 32,5 <SEP> 35,2 <SEP> 38,3 <SEP> 38,9
<tb> Surface <SEP> totale
<tb> du <SEP> sciage, <SEP> mm2 <SEP> 43, <SEP> 2 <SEP> 45, <SEP> 6 <SEP> 45, <SEP> 9 <SEP> 41, <SEP> 9 <SEP> 42, <SEP> 2 <SEP> 42, <SEP> 4 <SEP> 42,
<SEP> 8
<tb> Pertes <SEP> relatives <SEP> de <SEP> la
<tb> matière <SEP> première <SEP> ä <SEP> traiter, <SEP> % <SEP> 2,5 <SEP> 2,6 <SEP> 2,5 <SEP> 2,5 <SEP> 2,4 <SEP> 2,5 <SEP> 2,6
<tb> ----------------------------------------
<tb>
Exemple 2
On fabrique des disques abrasifs ä tronçonner pour le sciage des cristaux de diamant. On utilise comme ébauches des disques en bronze de 50 mm de diamètre et de 0, 05 mm d'épaisseur.
Par la méthode de formation libre, on répartit régulièrement de la poudre de diamant sur la surface de 1 ' ébauche .
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On installe successivement dans un coffre ou carter un plateau de cuivre mobile, un élément élastique par exemple en Polyurethane et l'ébauche en bronze dont la face non couverte d'abrasif est en regard de l'element élastique. Ensuite, on place au-dessus de l'ébauche un plateau en alliage dur, dont la surface est concave suivant un rayon de 150 ä 500 mm et présente sa concavité vers la face de l'ébauche couverte d'abrasif. Ceci fait, on déclenche
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Q l'action d'un champ magnétique impulsionnel de 6. 108 A/m d'intensité sur le plateau de cuivre. Sous son action, l'ébauche prend la forme d'un segment ou d'une calotte sphérique en assurant simultanément l'enfoncement partiel des grains de diamant dans celle-ci.
Ensuite, on remplace le plateau à profil sphérique par un plateau plat en alliage dur qu'on met en rotation à la fréquence de 1000 tours par seconde ; ensuite on applique ä nouveau l'action
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magnétique impulsionnelle sur le plateau de cuivre. magne La valeur d'une impulsion de choc transmise à l'ébauche est de 450 kN/s.
Les caracteristiques de travail des disques abrasifs ä tronçonner fabriques sont données dans le tableau 2 en fonction du rayon du segment ou de la calotte sphérique dont la forme a été imposée à l'embauche
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Tableau 2
Rayon du segment ou de la calotte Caractéristiques sphérique de 1 ' ébauche, mm
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<tb>
<tb> 150 <SEP> 200 <SEP> 300 <SEP> 350 <SEP> 400 <SEP> 500
<tb> Intensité <SEP> de
<tb> sciage, <SEP> mm2/h <SEP> 33, <SEP> 2 <SEP> 34, <SEP> 8 <SEP> 35, <SEP> 3 <SEP> 36, <SEP> 2 <SEP> 36, <SEP> 7 <SEP> 36, <SEP> 9
<tb> Surface <SEP> totale
<tb> du <SEP> sciage, <SEP> mm2 <SEP> 40, <SEP> 5 <SEP> 43, <SEP> 3 <SEP> 43, <SEP> 1 <SEP> 43, <SEP> 3 <SEP> 43, <SEP> 5 <SEP> 43,
<SEP> 8
<tb> Pertes <SEP> relatives
<tb> de <SEP> la <SEP> matière
<tb> première <SEP> ä
<tb> traiter, <SEP> % <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb>
Exemple 3
On fabrique des disques abrasifs pour tron- çonner un plat de 40 mm d'épaisseur de"textolite" (plastique stratifié qui peut être arme). On utilise comme ébauches des disques d'acier de 200 mm de diamètre et de 1, 0 mm d'épaisseur.
On pulvérise une charge constitutée d'une
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poudre de diamant, dont 5 a granulométrie est de 315/250 um et d'une poudre d'étain, dont les grains sont de 300 à 320 pm, régulièrement sur la surface de l'ébauche. Ensuite, on dispose un plateau plat en alliage dur (WC-Co) au-dessus de l'ébauche au voisinage immédiat de la couche de poudre abrasive et on le met en rotation ä la fréquence de 1500 tours par seconde. Ceci fait, on applique une impulsion de
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choc de 650 kN/s à l'ébauche sur sa face non garnie de poudre abrasive au moyen d'une installation hydraulique ä percussion.
La collision de l'ébauche avec le plateau en alliage dur en rotation assure l'enfoncement des grains de diamant dans l'ébauche. La fixation des grains de diamant dans l'ébauche est réalisée grâce à leur enfoncement dans le corps de l'ébauche, l'étain de la charge qui fond ou flue dans les conditions mécaniques et physiques qui lui sont imposées faisant fonction de brasure.
Les caractéristiques de travail des disques abrasifs sont données dans le tableau 3 en fonction du rapport des grains de diamant et d'étain pour une vitesse de coupe de 60 m/s et une avance de 0, 6 mm par tour.
Tableau 3
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<tb>
<tb> Teneur <SEP> de <SEP> la <SEP> charge <SEP> en <SEP> grains <SEP> de
<tb> Caractéristiques <SEP> diamant <SEP> (l'étain <SEP> faisant <SEP> le <SEP> complément <SEP> ä <SEP> 100%) <SEP> en <SEP> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> 20 <SEP> 30 <SEP> 40 <SEP> 50 <SEP> 60
<tb> Résistance <SEP> ä
<tb> l'usure, <SEP> mg/m2 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 0, <SEP> 55 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 0, <SEP> 69 <SEP> 0, <SEP> 72
<tb> surface <SEP> totale <SEP> du
<tb> traitement, <SEP> m2 <SEP> 8020 <SEP> 8350 <SEP> 9126 <SEP> 9200 <SEP> 9280
<tb>
Exemple 4
On fabrique des disques ä trongonner des pièces de "textolite" de 50 mm d'épaisseur. Comme ébauches. On utilise des disques d'acier de 200 mm de
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diamètre et de 1, 0 mm d'épaisseur.
On recouvre d'abord les ébauches d'une couche d'étain de 18 um d'épaisseur. On apporte la charge constituée par une poudre de diamant de granulométries de 400/250 juni et 63/40 pm et une poudre d'étain (le rapport des constituants de la charge étant respectivement de 30 : 30 : 40) sur la surface de l'ébauche. Ensuite, on réalise les opérations de manière analogue au cas décrit dans l'exemple 3.
La résistance des disques fabriqués est de 0, 83 mg/m2 et la surface de 1'usinage de"textolite" est de 9290 m2.
Exemple 5 On fabrique des disques abrasifs pour le surfaçage des cristaux de diamant. A cet effet, on applique une poudre de diamant de granulométrie 50/40 jus sur une ébauche d'acier. On dispose le plateau en alliage dur (WC-Co) au voisinage immédiat de la surface de l'ebauche recouverte du produit abrasif et on le met en rotation ä la fréquence de 2200 tours par seconde. On exerce une action d'impulsion de choc de 750 kN/s sur la face de l'ébauche non garnie de produit abrasif à l'aide d'une istallation pneumatique à percussion.
Après la collision de 1 ' ébauche avec le plateau tournant, une couche contenant des grains de diamant se forme dans une zone voisine de la surface de l'ébauche, la concentration en grains de diamant y atteignant 60% en volume.
L'intensité de rectification de l'outil ainsi produit est de 1, 9 ä 2, 0 mg/mn.
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"Method of manufacturing diamond abrasive tools".
The present invention relates to mechanical engineering technology and in particular to a process for manufacturing diamond abrasive tools.
The tools, manufactured according to the present invention and intended for the machining of diamonds, glass, ceramics and other materials, are used in the jewelry, mechanical optics and building industries.
A process for manufacturing faceted diamond discs is known, according to which an oily or greasy mixture containing diamond is applied to a metal disc and the disc is reloaded with this mixture by rubbing the disc with a hard alloy element such as a cast iron lapping bearing said mixture. For recharging, a static charge is applied to the hard alloy element by simultaneously rotating it at a frequency of 2 to 40 revolutions per second ("Technology of the faceting of diamonds into brilliant." V. J.
Epifanov and others. Moscow "Vyshaya shkola" p. 233, 1982).
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This known process is characterized by poor performance since the reloading operation requires a time of up to 20 to 30 minutes. In addition, the method does not ensure a high concentration of diamond grains in the metal of the disc and the required rate of their adhesion during work. It follows low characteristics of the work of the faceting discs as well as a high consumption of expensive diamond materials.
This process cannot be used for the manufacture of abrasive discs, the thickness of which is of the same order of magnitude as the dimension of a diamond grain as a result of the deformation of the discs.
There is also known a method of manufacturing a diamond abrasive tool which consists in applying, to a blank, a layer of abrasive powder containing diamond grains and then exerting an action (pressure) on the entire surface of this rough blank. using a hard alloy punch. The action of the punch is static in nature, the pressure exceeding 400 to 500 MPa.
This known method also does not allow it to ensure a high level of adhesion of a diamond grain to the metal of a blank because the effect of its penetration is not fully achieved.
Because the direction of the implantation (sinking) of a diamond grain in the substrate corresponds to the direction of the action of the static charge which it has undergone, it proves impossible to introduce into a blank diamond grains in a concentration greater than 40% by volume. The
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Above factors adversely affect the working characteristics of the tool.
In addition, the envisaged process requires pressing equipment consuming a large amount of energy.
It has therefore been proposed to develop a process for manufacturing diamond abrasive tools which is highly productive and which assures the abrasive tool of high working characteristics by the choice of technological parameters at the stage of driving the diamond grains into the draft.
The method of manufacturing abrasive diamond tools according to the invention consists in applying to a blank, a layer of abrasive powder, containing diamond grains, in exerting a pressure action on the blank of the c8t6 where it is coated with said layer using a hard alloy element to push the abrasive powder into said blank by acting on the blank on the one hand by at least one pulse of the order of 200 to 800 kN / s and on the other starts with a hard alloy element rotating at a frequency of 900 to 2,500 revolutions per second.
This action exerted on the blank ensures the most favorable conditions for the maximum possible insertion of the diamond grains in the blank and their strong adhesion. There is thus the possibility of manufacturing a thin tool, for example a cut-off tool with a thickness as low as 0.05 mm, the diamond grain concentration of the working layer ranging up to 60 to 65% in volume. In addition, the life of the tool, produced according to this mode, increases from 40 to 45%, the intensity of
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the cut, for example of the diamond, increases from 50 to 55% and the yield of its production crott from 3 to 4 times.
According to a variant of the invention, the layer of abrasive powder is applied to a blank in the form of a flat circular disc, then it is given the form of a segment or of a spherical cap, the radius of the sphere is 3 to 10 times the radius of the starting plane disc.
By modifying the shape of the blank during the application of the abrasive powder, the diamond grains are distributed optimally in volume, thereby increasing the life of the tool.
According to another variant of the invention, a powder is applied to the blank, the composition of which is (% by volume): diamond grains 20 to 60; metal at low melting temperature at 100.
According to yet another variant, the layer of abrasive powder containing diamond grains is applied to the blank after the latter has been previously coated with a metal at low melting temperature.
By introducing a metal at a low melting temperature into the charge or by first coating the blank with a metal at a low melting temperature, the content of diamond grains, the dimensions of which are increased, is raised in the structure of a tool. are greater than 200 to 250 µm by increasing it to the maximum possible concentration.
The process of the invention can be carried out as follows.
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A layer of abrasive powder containing diamond grains is applied to a blank. A hard alloy element, for example a plate based on Tungsten carbide, is installed above the blank, on the side of the layer of abrasive powder applied and in its immediate vicinity. frequency from 900 to 2500 revolutions per second.
A shock pulse, in a range of 200 to 800 kN / s, is applied to the blank, on the side opposite to that having received the layer of abrasive powder and over its entire surface, ensuring displacement of the blank at high speed towards the hard alloy element and the collision between the blank and the hard alloy element.
By acting on the blank, the shock pulse of the above-mentioned value ensures, by the conditions of its contact with the hard alloy element rotating at high speed, the diamond grains sink into the metal of the blank following a complex trajectory at a depth sufficient for their solid fixation. This makes it possible to increase the concentration of the diamond grains in the tool, to eliminate their separation during work, which elevates the working characteristics of said tool.
In addition, the short duration of a shock pulse for driving the diamond grains contributes to the increase in process yield.
The application of the pulverulent material on the surface of a blank can be carried out by free formation, for example by spraying with the help of a grid. It is then advantageous for the powder to be brought to the blank in the form of
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substantially planar circular disc and the blank is transformed into a segment or a spherical cap whose radius reaches from 3 to 10 times the initial radius of the starting disc and then reduced to a planar profile or less curved. This increases the solidity of the attachment of the diamond grains in the rough blank to the plastic creep of the metal of the blank during the driving in of the diamond grains.
The increase in the radius of the spherical segment beyond the largest value indicated does not contribute to the improvement of the working characteristics of the tool while the reduction of this same radius below the smallest value indicated makes it impossible to give the blank the desired shape without embossing.
The method of the invention makes it possible to use an abrasive powder with different contents of diamond grains, the particle sizes of which vary widely depending on the tool to be manufactured.
The abrasive powder used, has the following composition range, (in% volume): diamond grains 20 to 60 metal at low temperature complement to fusion to 100.
The metal at low melting temperature, during the formation of the structure of the tool material, plays a role of binder which contributes to the solid adhesion of the diamond grains, the particle sizes of which exceed 200 to 250 μm.
It is also possible to achieve the same result by first applying a coating or "plating" of a metal at low temperature.
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erasure of fusion on the surface of the blank. In this case, it is essential to ensure that the thickness of the layer of "plating" is not greater than half the smallest dimension of the diamond particles because otherwise it will not be possible to obtain their maximum sinking
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in the draft.
We will describe below, concrete examples of carrying out the claimed process.
Example 1
Abrasive cutting discs are used for sawing diamond crystals. As hires, we use discs
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of steel 80 mm in diameter and 0.08 mm thick.
A diamond powder, the particle size of which is 20/16 μm, is applied to the surface of the blank, regularly with the aid of an adhesive. The blank is placed by its side not coated with diamond powder on the surface of an elastic element, for example made of polyurethane, itself resting on a copper plate. In this case, the elastic element and the plate can move parallel to the same axis. Then there is the flat inductor of a magnetic impulse system in the immediate vicinity of the copper plate and under
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she.
A hard alloy plate, for example of the WC-Co type, is placed above the blank, with respect to the diamond layer, and it is rotated around an axis having the permitted direction of movement of the elastic element and the copper plate at a frequency of 500 to 2500 revolutions per second. We discharge the accumulator
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capacitive in the magnetic installation with impulse action on the flat inductor which provides a percussive impulse action on the blank through the elastic element and the copper plate. The value of a shock pulse
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is 200 to 800 kN / s.
The collision of the blank with the hard alloy plate ensures the driving and fixing of the diamond grains in the blank.
The plate 1 below gives the characteristics of use of the abrasive cutting discs manufactured with different production parameters.
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Table 1 Characteristics Rotation frequency - Value of the impulse of the impact impulse revolutions per second in kN / s with a pulse impulse rotation of 200 KN / s hard alloy platter of
900 revolutions per second
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<tb>
<tb> 1500 <SEP> 2000 <SEP> 2500 <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> 600 <SEP> 800
<tb> intensity <SEP> of
<tb> soiage, <SEP> mm2 / h <SEP> 34.1 <SEP> 35.2 <SEP> 35.4 <SEP> 32.5 <SEP> 35.2 <SEP> 38.3 <SEP> 38.9
<tb> Total <SEP> area
<tb> of <SEP> sawing, <SEP> mm2 <SEP> 43, <SEP> 2 <SEP> 45, <SEP> 6 <SEP> 45, <SEP> 9 <SEP> 41, <SEP> 9 < SEP> 42, <SEP> 2 <SEP> 42, <SEP> 4 <SEP> 42,
<SEP> 8
<tb> Relative <SEP> losses <SEP> of <SEP> la
<tb> material <SEP> first <SEP> to <SEP> to be processed, <SEP>% <SEP> 2.5 <SEP> 2.6 <SEP> 2.5 <SEP> 2.5 <SEP> 2, 4 <SEP> 2.5 <SEP> 2.6
<tb> ----------------------------------------
<tb>
Example 2
Abrasive cut-off discs are produced for sawing diamond crystals. Bronze discs 50 mm in diameter and 0.05 mm thick are used as blanks.
By the free formation method, diamond powder is evenly distributed over the surface of the blank.
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One installs successively in a trunk or casing a movable copper plate, an elastic element for example in Polyurethane and the bronze blank whose face not covered with abrasive is facing the elastic element. Next, a hard alloy plate is placed above the blank, the surface of which is concave along a radius of 150 to 500 mm and has its concavity towards the face of the blank covered with abrasive. This done, we trigger
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Q the action of a pulsed magnetic field of 6. 108 A / m intensity on the copper plate. Under its action, the preform takes the form of a segment or a spherical cap while simultaneously ensuring the partial insertion of the diamond grains in it.
Then, the spherical profile plate is replaced by a hard alloy flat plate which is rotated at the frequency of 1000 revolutions per second; then we apply the action again
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magnetic impulse on the copper plate. magne The value of a shock pulse transmitted to the blank is 450 kN / s.
The working characteristics of the abrasive cut-off discs produced are given in table 2 according to the radius of the segment or of the spherical cap whose shape was imposed on hire.
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Table 2
Radius of segment or cap Spherical characteristics of the blank, mm
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<tb>
<tb> 150 <SEP> 200 <SEP> 300 <SEP> 350 <SEP> 400 <SEP> 500
<tb> Intensity <SEP> of
<tb> sawing, <SEP> mm2 / h <SEP> 33, <SEP> 2 <SEP> 34, <SEP> 8 <SEP> 35, <SEP> 3 <SEP> 36, <SEP> 2 <SEP> 36, <SEP> 7 <SEP> 36, <SEP> 9
<tb> Total <SEP> area
<tb> of <SEP> sawing, <SEP> mm2 <SEP> 40, <SEP> 5 <SEP> 43, <SEP> 3 <SEP> 43, <SEP> 1 <SEP> 43, <SEP> 3 < SEP> 43, <SEP> 5 <SEP> 43,
<SEP> 8
<tb> Relative <SEP> losses
<tb> of <SEP> the <SEP> material
<tb> first <SEP> ä
<tb> to process, <SEP>% <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb>
Example 3
Abrasive discs are made to cut a 40 mm thick dish of "textolite" (laminated plastic which can be reinforced). Steel discs 200 mm in diameter and 1.0 mm thick are used as blanks.
We spray a load consisting of a
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diamond powder, of which the particle size is 315/250 μm and of a tin powder, the grains of which are 300 to 320 μm, regularly on the surface of the blank. Next, a hard alloy flat plate (WC-Co) is placed above the blank in the immediate vicinity of the layer of abrasive powder and it is rotated at the frequency of 1500 revolutions per second. This done, we apply a pulse of
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impact of 650 kN / s on the blank on its side not filled with abrasive powder by means of a hydraulic percussion system.
The collision of the blank with the rotating hard alloy plate insures the diamond grains into the blank. The diamond grains are fixed in the blank by being driven into the body of the blank, the tin of the charge which melts or flows under the mechanical and physical conditions which are imposed on it acting as solder.
The working characteristics of the abrasive discs are given in table 3 as a function of the ratio of diamond and tin grains for a cutting speed of 60 m / s and an advance of 0.6 mm per revolution.
Table 3
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<tb>
<tb> <SEP> content of <SEP> <SEP> loads <SEP> in <SEP> grains <SEP> of
<tb> Characteristics <SEP> diamond <SEP> (the tin <SEP> making <SEP> the <SEP> complement <SEP> to <SEP> 100%) <SEP> in <SEP>% <SEP> in < SEP> volume
<tb> 20 <SEP> 30 <SEP> 40 <SEP> 50 <SEP> 60
<tb> Resistance <SEP> ä
<tb> wear, <SEP> mg / m2 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 0, <SEP> 55 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 0, <SEP> 69 < SEP> 0, <SEP> 72
<tb> total <SEP> area <SEP> of
<tb> treatment, <SEP> m2 <SEP> 8020 <SEP> 8350 <SEP> 9126 <SEP> 9200 <SEP> 9280
<tb>
Example 4
Cutting discs are produced from 50 mm thick "textolite" parts. Like sketches. 200 mm steel discs are used.
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diameter and 1.0 mm thick.
The blanks are first covered with an 18 µm thick layer of tin. The filler constituted by a diamond powder with particle sizes of 400/250 juni and 63/40 pm and a tin powder (the ratio of the constituents of the filler being respectively 30: 30: 40) is brought to the surface of the 'draft. Then, the operations are carried out analogously to the case described in Example 3.
The resistance of the discs produced is 0.83 mg / m2 and the surface area of the "textolite" machining is 9290 m2.
EXAMPLE 5 Abrasive discs are produced for surfacing diamond crystals. For this purpose, a diamond powder with a particle size of 50/40 juice is applied to a steel blank. The hard alloy plate (WC-Co) is placed in the immediate vicinity of the surface of the blank covered with the abrasive product and it is rotated at the frequency of 2200 revolutions per second. A shock impulse action of 750 kN / s is exerted on the face of the blank not lined with abrasive product using a pneumatic impact istallation.
After the collision of the preform with the turntable, a layer containing diamond grains is formed in an area close to the surface of the preform, the concentration of diamond grains reaching 60% by volume.
The grinding intensity of the tool thus produced is from 1.9 to 2.0 mg / min.