FR2568811A1 - Abrasive grinding wheels for polishing rocks and process for manufacturing them - Google Patents

Abstract

Abrasive grinding wheels on which the bond is made of artificial or melted cement and which comprises abrasive grits of 150 microns or less. The process which is the subject of the invention consists in introducing corundum globules having a diameter of 1 to 6 millimetres into the mass before hardening of the bond, the said globules forming at the level of the working surface of the grinding wheel, by reason of its wear, small cavities capable of retaining lubrication fluid, which results in the prevention of abnormal local overheating of the treated material, whereas without their presence the lubricant would be expelled by the continuous compact texture of the bond. The invention can be used for the polishing of rocks, in particular of granite which is sometimes spoiled by "burn marks" caused by the use of conventional grinding wheels.

Description

MEULES ABRASIVES POUR LE POLISSAGE DES ROCHES ET
LEUR PROCEDE DE FABRICATION.ABRASIVE GRINDERS FOR ROCK POLISHING AND
THEIR MANUFACTURING PROCESS.

Dans l'opération de polissage des roches et spécialement du granit, il est apparu certains inconvénients dans l'emploi des meules constituées a partir de grains abrasifs très fins, inférieurs à 150 microns, et fabriquées à l'aide des liants habituels : résines, ciments magnésiens, ciments fondus ou ciments artificiels. In the polishing operation of rocks and especially of granite, certain disadvantages have appeared in the use of grinding wheels made from very fine abrasive grains, less than 150 microns, and produced using the usual binders: resins, magnesium cements, molten cements or artificial cements.

Entre autres inconvénients, certaines d'entre elles provoquent un échauffement local excessif du matériau poli produisant en certains points des "coups de feu" qui tachent le matériau en profondeur, nuisant à sa présentation. Cet inconvénient particulier est surtout constaté lorsque la meule de polissage employee est liée au ciment fondu ou au ciment artificiel, qui comportent cependant par ailleurs des avantages qui justifient leur utilisation. Among other disadvantages, some of them cause excessive local heating of the polished material producing at certain points "shots" which stain the material in depth, affecting its presentation. This particular drawback is especially observed when the polishing wheel used is linked to molten cement or to artificial cement, which however also have advantages which justify their use.

En effet, les performances des meules agglomérées dependent en grande partie du liant qui les compose en rapport avec la nature et la taille des grains d'abrasif qu'elles contiennent, ceux-ci allant de 1.000 microns a quelques dizaines de microns seulement et etant généralement constitués, pour le polissage des roches, par du carbure de silicium. In fact, the performance of agglomerated grinding wheels largely depends on the binder which composes them in relation to the nature and size of the abrasive grains which they contain, these ranging from 1,000 microns to a few tens of microns only and being generally constituted, for the polishing of rocks, by silicon carbide.

Or, les qualites recherchées pour une meule sont l'efficacité et la durée de vie, lesquelles, pour un matériau abrasif donne, dépendent essentiellement du liant, qui doit présenter une grande dureté en même temps qu'un grand pouvoir adhésif pour assurer une grande cohésion des grains d'abrasif, et simultanément une résistance à l'abrasion qui ne doit en aucun cas etre supérieure à celle de l'abrasif lui-même, de façon a permettre l'usure du liant pour assurer un renouvellement constant de la surface de travail, faute de quoi le liant reste a la surface, malgré l'usure de l'abrasif, et la meule perd de son mordant. However, the qualities sought for a grinding wheel are the efficiency and the service life, which, for a given abrasive material, depend essentially on the binder, which must have a high hardness at the same time as a high adhesive power to ensure a high cohesion of the abrasive grains, and simultaneously an abrasion resistance which must in no case be greater than that of the abrasive itself, so as to allow wear of the binder to ensure constant renewal of the surface of work, otherwise the binder remains on the surface, despite the wear of the abrasive, and the wheel loses its bite.

De sorte que, parmi les meules existantes, on constate que les liants à base de résine présentent une résistance à l'abrasion supérieure à celle de l'abrasif, provoquant la chute de rendement de la meule dont la surface se lisse. So that, among the existing grinding wheels, it can be seen that the resin-based binders have an abrasion resistance greater than that of the abrasive, causing the yield of the grinding wheel, the surface of which becomes smoother, to drop.

Lorsque le liant est constitué par un ciment magnesien, la qualite de la meule depend de l'état de durcissement de ce ciment, qui est lent. When the binder is constituted by a magnesian cement, the quality of the grinding wheel depends on the state of hardening of this cement, which is slow.

Avant que le durcissement soit totalement atteint les grains abrasifs ne sont pas suffisamment scellés, ce qui provoque l'usure anormalement rapide de la meule. Quand le durcissement maximal est atteint, la résistance à l'abrasion de ce liant augmentant avec sa dureté, on constate le meme défaut qu'avec les résines, la meule se lissant et perdant de ce fait de son rendement.Before the hardening is completely reached the abrasive grains are not sufficiently sealed, which causes abnormally rapid wear of the grinding wheel. When the maximum hardening is reached, the abrasion resistance of this binder increasing with its hardness, there is the same defect as with the resins, the grinding wheel smoothing and thereby losing its performance.

Les ciments fondus ou les ciments artificiels présentent quant a eux un durcissement rapide, en même temps qu'un pouvoir adhésif important, mais, à l'inverse des autres liants, ils présentent toujours une faible résistance à l'abrasion quelque soit leur état de durcissement. Leur emploi parattrait donc mieux convenir pour la fabrication de meules destinées au polissage des roches. Mais leur avantage n'est constatés que pour la fabrication de meules dont les grains d'abrasif sont supérieurs à 150 microns. Molten cements or artificial cements exhibit rapid hardening, at the same time as significant adhesive power, but, unlike the other binders, they always exhibit low resistance to abrasion whatever their state of hardening. Their use would therefore seem better suited for the manufacture of grinding wheels intended for polishing rocks. However, their advantage is only noted for the manufacture of grinding wheels whose abrasive grains are greater than 150 microns.

Pour des grains d'abrasif inférieurs à cette dimension, on constate que les meules utilisant ces liants présentent l'inconvénient de provoquer un échauffement anormal par suite de la trop grande compacite obtenue dans ce cas la, ce qui ne permet pas l'évacuation rapide des calories produites, et provoque le phénomène connu appelé "coup de feu" qui échauffe localement le matériaux poli et le tâche en profondeur. For abrasive grains smaller than this dimension, it can be seen that the grinding wheels using these binders have the drawback of causing abnormal heating due to the too large compactness obtained in this case, which does not allow rapid evacuation. calories produced, and causes the known phenomenon called "shot" which locally heats the polished material and stains it in depth.

Le procédé objet de la présente invention permet d'éviter cet inconvénient. Pour cela, dans les meules comportant des abrasifs tres fins (inférieurs a 150 microns) et utilisant les ciments fondus ou artificiels comme liant, il est créé dans la masse de l'aggloméré qui constitue la meule de fines alvéoles fermées mais vides qui, sans nuire a la rigidité de la meule s'ouvrent en surface par suite de l'abrasion qu'elles subissent, multipliant ainsi la surface de contact avec le lubrifiant utilisé et provoquant au cours de la rotation de la meule un meilleur échange que ne le provoque une surface lisse, donc une meilleure évacuation des calories, en même temps que l'absence de continuité ainsi créée a la surface de travail de la meule permet d'entrainer de l'eau de lubrification au niveau de chaque alvéole, alors que la continuité de cette surface due a la compacité du liant provoque l'échauffement anormal, le travail étant alors effectué pratiquement a sec. The process which is the subject of the present invention makes it possible to avoid this drawback. For this, in grinding stones comprising very fine abrasives (less than 150 microns) and using molten or artificial cements as binder, it is created in the mass of the agglomerate which constitutes the grinding stone of fine closed but empty cells which, without affect the rigidity of the wheel open on the surface as a result of the abrasion they undergo, thus increasing the contact surface with the lubricant used and causing during the rotation of the wheel a better exchange than does it cause a smooth surface, therefore a better evacuation of calories, at the same time as the absence of continuity thus created on the working surface of the grinding wheel makes it possible to entrain lubrication water at the level of each cell, while the continuity of this surface due to the compactness of the binder causes abnormal heating, the work then being carried out practically dry.

Selon un mode de réalisation, ces alvéoles sont avantageusement réalisées par l'adjonction aux matériaux agglomérés en vue de la fabrication de la meule d'une certaine quantite de grains de corindon globulaires, qui, jusqu'a présent, n'est utilisé que pour la fabrication d'un matériau réfractaire permettant d'obtenir un isolant thermique pour hautes températures. L'emploi d'un tel matériau est en effet avantageux dans le cadre de la fabrication des meules abrasives de ce type par le fait que, de par sa nature même abrasive, il participe aussi a l'action de polissage.Ce en quoi faisant les globules de surface s'usent, donc les alvéoles s'ouvrent, provoquant les vides recherchés entre les grains de carbure de silicium pour accroltre, comme il vient d'être dit, les échanges thermiques avec l'eau de lubrification et maintenir la présence de cette eau entre les surfaces en cours de travail gràce a l'absence de continuité créée a la surface de la meule au fur et a mesure de son usure. Et d'autre part, de par la nature même aussi de ce matériau qui présente une grande rigidité, son introduction dans la masse de l'aggloméré qui constitue la meule ne modifie pas la rigidité d'ensemble de cet organe de travail. According to one embodiment, these cells are advantageously produced by adding to the agglomerated materials for the manufacture of the grinding wheel a certain amount of globular corundum grains, which, until now, is only used for the manufacture of a refractory material making it possible to obtain a thermal insulator for high temperatures. The use of such a material is indeed advantageous in the context of the manufacture of abrasive wheels of this type by the fact that, by its very abrasive nature, it also participates in the polishing action. the surface globules wear out, therefore the alveoli open, causing the desired voids between the grains of silicon carbide to increase, as has just been said, the heat exchanges with the lubrication water and maintain the presence of this water between the surfaces during work thanks to the lack of continuity created on the surface of the grinding wheel as it wears. And on the other hand, by the very nature of this material which has great rigidity, its introduction into the mass of the chipboard which constitutes the grinding wheel does not modify the overall rigidity of this working member.

On peut donc, grâce a cé procédé, fabriquer des meules a grains fins liés avec du ciment fondu ou artificiel sans craindre la perte anormale de l'abrasif par suite de la grande adhérence du liant a ce matériau, ni craindre le lissage de la meule par suite de la faible résistance de ce liant a l'abrasion, et sans craindre enfin un échauffement dangereux de la roche, et particulièrement du granit en cours de polissage. It is therefore possible, thanks to this process, to make fine grain grindstones bonded with molten or artificial cement without fear of the abnormal loss of the abrasive due to the great adhesion of the binder to this material, nor fear the smoothing of the grindstone as a result of the low resistance of this binder to abrasion, and finally without fear of dangerous heating of the rock, and in particular of the granite being polished.

A titre d'exemple seulement, il est indiqué qu une fabrication d'une meule qui comporte les caractéristiques recherchées peut être obtenue avec la composition suivante
- Ciment fondu ou artificiel 45%
- Carbure de Silicium 20%
- Corindon globulaire 30%
- Graphite 5% dans laquelle le corindon globulaire le mieux adapté se trouve être des grains d'un diamètre allant de 1 à 6 millimètres.By way of example only, it is indicated that a manufacture of a grinding wheel which has the desired characteristics can be obtained with the following composition
- Molten or artificial cement 45%
- Silicon Carbide 20%
- Globular corundum 30%
- 5% graphite in which the most suitable globular corundum is found to be grains with a diameter ranging from 1 to 6 millimeters.

Ces matériaux verses dans un même récipient sont d'abord mélangés a sec, puis mouillés jusqu'a l'obtention d'une pâte demi-ferme. Cette pâte est ensuite coulée dans les moules appropriés et abandonnée à la prise du liant,
On obtient ainsi une meule a grains fins qui presente d'excellentes qualités d'abrasion, qui ne se lisse pas et qui ne présente aucun risque de surchauffe du matériau qu'elle travaille. C'est ainsi que l'expérience montre que la surface polie a l'aide d'une telle meule atteint cinq fois la surface traitee avec une meule comportant les mêmes composants la seule exception du corindon globulaire. Et le temps de travail se trouve considérablement réduit.Ces resultats étant obtenus avec une quantité d'abrasif égale à celle utilisée dans la fabrication des meules dont le liant est la résine ou le ciment magnésien.These materials poured into the same container are first mixed dry, then wetted until a semi-firm paste is obtained. This paste is then poured into the appropriate molds and abandoned when the binder sets,
A fine grain wheel is thus obtained which exhibits excellent abrasion qualities, which does not smooth and which presents no risk of overheating of the material which it works. Experience shows that the surface polished with such a grinding wheel reaches five times the surface treated with a grinding wheel comprising the same components, the only exception of corundum corundum. And the working time is considerably reduced. These results are obtained with an amount of abrasive equal to that used in the manufacture of grinding wheels whose binder is resin or magnesian cement.

Les proportions dans lesquelles chaque produit intervient et qui sont données ci-dessus a titre d'exemple seulement ne sont pas imperatives.  The proportions in which each product intervenes and which are given above by way of example only are not imperative.

De même, I'utilisation du corindon globulaire pour créer dans la masse du liant des alvéoles fermées pouvant s'ouvrir a la suite de leur abrasion à la surface de travail de la meule est considérée comme particule6 rement avantageuse puisque ce- matériau constitue par lui-méme un abrasif complémentaire, mais, selon un autre mode de réalisation, tout autre moyen permettant d'introduire ou de former des alvéoles fermées au sein du liant sans nuire à la rigidité de la meule peut etre utilisé, tel qu'une émulsion de ce matériau avant son durcissement, sans que l'économie de l'invention s'en trouve altérée. Likewise, the use of globular corundum to create closed cells in the binder mass which can open following their abrasion on the working surface of the grinding wheel is considered to be particularly advantageous since this material constitutes by itself - even an additional abrasive, but, according to another embodiment, any other means making it possible to introduce or form closed cells in the binder without harming the stiffness of the grinding wheel can be used, such as an emulsion of this material before it hardens, without affecting the economy of the invention.

Le procédé objet de l'invention peut être utilisé pour la fabrication de toute meule abrasive, et particulièrement pour la fabrication des meules destinées au fin polissage des roches et des granits qui nécessitent la présence de grains d'abrasif inférieurs à 150 microns, bien que l'utilisation d'un tel procédé presente aussi un réel interêt pour tout autre type de meule.  The process which is the subject of the invention can be used for the manufacture of any abrasive wheel, and particularly for the manufacture of wheels intended for the fine polishing of rocks and granites which require the presence of abrasive grains of less than 150 microns, although the use of such a process also presents a real interest for any other type of grinding wheel.

Claims (5)

REVENDICATIONS Caractérisée par le fait que le liant qui assure la retenue des grains abrasifs et la rigidité de la meule présente dans sa masse de très nombreuses alvéoles vides, fermées, entre lesquelles les grains d'abrasif sont retenus par ce liant, et qui sont ouvertes par l'abrasion qui se produit au niveau de la surface de travail de ladite meule, lesdites alvéoles contribuant à l'évacuation des calories et, de ce fait, à l'absence d'échauffement local anormal du matériau qui subit le polissage grâce à l'eau de lubrification que la discontinuite ainsi obtenue et constamment entretenue au niveau de la surface de travail par les alveoles ouvertes par l'usure de la meule permet de maintenir à ce niveau.CLAIMS Characterized by the fact that the binder which ensures the retention of the abrasive grains and the rigidity of the grinding wheel has in its mass many empty, closed cells, between which the abrasive grains are retained by this binder, and which are open by the abrasion which occurs at the working surface of said grinding wheel, said cells contributing to the evacuation of calories and, therefore, to the absence of abnormal local heating of the material which undergoes polishing thanks to the lubrication water which the discontinuity thus obtained and constantly maintained at the working surface by the open cells by the wear of the grinding wheel makes it possible to maintain this level. 1") - Meule abrasive comportant des grains fins, de l'ordre de 150 microns et inférieurs, et un liant du type ciment fondu ou artificiel, 1 ") - Abrasive wheel containing fine grains, of the order of 150 microns and less, and a binder of the molten or artificial cement type, Caractérisée par le fait que les alvéoles vides fermees présentes en très grand nombre dans le liant sont constituees par des globules de corindon noyées dans la masse du liant et qui sont successivement ouvertes par l'abrasion provoquée au niveau de sa surface par le travail de ladite meule. Characterized by the fact that the closed empty cells present in very large numbers in the binder are constituted by corundum globules embedded in the mass of the binder and which are successively opened by the abrasion caused at its surface by the work of said grinding wheel. 2") - Meule abrasive selon la revendication 1, 2 ") - Abrasive wheel according to claim 1, Caractérisée par le fait que les grains de matériau abrasif qu'elle contient sont du carbure de silicium. Characterized by the fact that the grains of abrasive material it contains are silicon carbide. 3 ) - Meule abrasive selon la revendication 2, 3) - Abrasive wheel according to claim 2, - graphite 5% mélangés à sec, puis mouillés jusqu'a l'obtention d'une pâte demi-ferme, ensuite coulés dans les moules appropriés et abandonnés jusqu' a la prise complete du liant. - 5% graphite dry mixed, then wet until a semi-firm paste is obtained, then poured into the appropriate molds and left until the binder has completely set. - corindon globulaire 30% - globular corundum 30% - carbure de silicium 20% - silicon carbide 20% - ciment tel que defini 45% - cement as defined 45% Caractérisé par le fait que les materiaux constitutifs de la meule sont mis ensemble dans un récipient dans la proportion de  Characterized by the fact that the constituent materials of the grinding wheel are put together in a container in the proportion of 4 ) - Procede de fabrication de meules abrasives conformes à l'ensemble des revendications precedentes, 4) - Method for manufacturing abrasive wheels in accordance with all of the preceding claims, Caractérisé par le fait que les grains de corindon globulaire intro duits dans la composition de la meule présentent des diamètres s'échelonnant de I à 6 millimetres.  Characterized by the fact that the globular corundum grains introduced into the composition of the grinding wheel have diameters ranging from I to 6 millimeters. 5 ) -Procédé de fabrication de meules abrasives selon la revendication 4, 5) -A process for manufacturing abrasive wheels according to claim 4,