Le développement et l’application d’abrasifs et d’outils de meulage

Les outils abrasifs sont des outils utilisés pour le meulage, le rodage et le polissage. La plupart des outils abrasifs sont des outils artificiels composés d'abrasifs et de liants, et il existe également des outils abrasifs naturels directement traités à partir de minéraux naturels. En plus d'être largement utilisés dans la fabrication de machines et dans d'autres industries de transformation des métaux, les outils abrasifs sont également utilisés dans la transformation des aliments, l'industrie de la fabrication du papier et la transformation de matériaux non métalliques tels que la céramique, le verre, la pierre, le plastique, le caoutchouc et le bois. Lors de l'utilisation d'outils abrasifs, lorsque les grains abrasifs sont émoussés, du fait d'une fragmentation partielle des grains abrasifs eux-mêmes ou d'une rupture du liant, les grains abrasifs tombent partiellement ou totalement de l'outil abrasif, et l'abrasif sur la surface de travail du L'outil abrasif apparaît continuellement de nouvelles arêtes de coupe ou expose continuellement de nouveaux grains abrasifs pointus, de sorte que l'outil abrasif puisse maintenir ses performances de coupe pendant une certaine période de temps. Cette propriété d’auto-affûtage des outils abrasifs est une caractéristique importante des outils abrasifs par rapport aux outils de coupe généraux.

Dès le néolithique, les humains avaient déjà commencé à utiliser des meules naturelles pour traiter des couteaux en pierre, des haches en pierre, des outils en os, des outils en corne et des outils à dents. En 1872, les meules en céramique composées d'abrasifs naturels et d'argile font leur apparition aux États-Unis. Vers 1900, les abrasifs artificiels sont apparus et divers outils de meulage fabriqués à partir d'abrasifs artificiels ont été produits les uns après les autres, créant ainsi les conditions d'un développement rapide des rectifieuses et des rectifieuses. Depuis lors, la proportion d’outils abrasifs naturels dans les outils abrasifs a progressivement diminué.

Les abrasifs sont classés en deux catégories selon leurs sources de matières premières : les abrasifs naturels et les abrasifs artificiels. Le seul abrasif naturel couramment utilisé dans l’industrie des machines est la pierre à huile. Les abrasifs artificiels sont classés en cinq catégories en fonction de leurs formes de base et de leurs caractéristiques structurelles : meules, têtes de meulage, pierres à huile, carreaux de sable (collectivement appelés abrasifs agglomérés) et abrasifs appliqués. De plus, les abrasifs sont également habituellement classés comme un type d'abrasif.

Les abrasifs agglomérés peuvent être divisés en abrasifs agglomérés abrasifs courants et abrasifs agglomérés ultra-durs en fonction des abrasifs utilisés. Le premier est composé d'abrasifs courants tels que le corindon et le carbure de silicium, tandis que le second est composé d'abrasifs ultra-durs tels que le diamant et le nitrure de bore cubique. En outre, il existe des variétés spéciales, telles que les abrasifs en corindon fritté.

Les abrasifs abrasifs ordinaires sont des abrasifs qui sont liés par un liant pour former une certaine forme et avoir une certaine résistance. Ils sont généralement composés d’abrasifs, de liants et de pores, souvent appelés les trois éléments des abrasifs agglomérés.

Les abrasifs jouent un rôle tranchant dans l'outil de meulage. Le liant est le matériau qui consolide l’abrasif libre dans l’outil de meulage. Il en existe deux types : inorganiques et organiques. Les liants inorganiques comprennent la céramique, la magnésie et le silicate de sodium, etc. ; les liants organiques comprennent les résines, le caoutchouc et la gomme-laque, etc. Parmi eux, les céramiques, les résines et les liants en caoutchouc sont les plus couramment utilisés.

Pendant le broyage, les pores peuvent contenir et éliminer les copeaux, et peuvent également retenir le liquide de refroidissement, ce qui aide à dissiper la chaleur du broyage. Pour répondre à certaines exigences particulières de traitement, les pores peuvent également être imprégnés de certaines charges, comme le soufre et la paraffine, pour améliorer les performances de l'outil abrasif. Cette charge est également appelée le quatrième élément de l'outil abrasif.

Les éléments qui indiquent les caractéristiques des outils abrasifs abrasifs ordinaires comprennent : la forme, la taille de l'abrasif, la taille des particules, la dureté, la structure, le support, la colle de support et l'agent de liaison. La dureté des outils abrasifs fait référence à la difficulté des grains abrasifs à tomber de la surface des outils abrasifs sous l'action d'une force externe, ce qui reflète la force du liant à retenir les grains abrasifs.

La dureté de l'outil abrasif dépend principalement de la quantité de liant ajoutée et de la densité de l'outil abrasif. Si les particules abrasives tombent facilement, cela signifie que l'outil abrasif a une faible dureté ; sinon, cela signifie que la dureté est élevée. Le niveau de dureté est généralement divisé en sept niveaux principaux : super doux, doux, moyennement doux, moyen, moyennement dur, dur et super dur. Ces niveaux peuvent être divisés en plusieurs petits niveaux. Les méthodes de mesure de la dureté des outils abrasifs sont la méthode du cône manuel, la méthode du cône mécanique, la méthode du testeur de dureté Rockwell et la méthode du testeur de dureté par sablage.

La dureté de l'outil de meulage a une relation correspondante avec son module d'élasticité dynamique, ce qui est propice à l'utilisation de la méthode audio pour mesurer le module d'élasticité dynamique de l'outil de meulage afin d'exprimer la dureté de l'outil de meulage. Dans le processus de meulage, si la dureté du matériau de la pièce est élevée, un outil de meulage de faible dureté est généralement sélectionné ; sinon, un outil de meulage à haute dureté est sélectionné.

La microstructure des outils abrasifs peut être grossièrement divisée en trois catégories : serrée, moyenne et lâche. Chaque catégorie peut être divisée en plusieurs niveaux, qui se distinguent par des numéros de microstructure. Plus le numéro de microstructure de l'outil abrasif est grand, plus le pourcentage volumique de l'abrasif dans l'outil abrasif est faible, plus l'écart entre les grains abrasifs est large et plus la microstructure est lâche. À l’inverse, plus le nombre de microstructures est petit, plus la microstructure est serrée. Les outils abrasifs avec des microstructures lâches ne sont pas faciles à passiver pendant l'utilisation, génèrent moins de chaleur pendant le processus de meulage et peuvent réduire la déformation thermique et les brûlures de la pièce. Les grains abrasifs des outils abrasifs avec des microstructures serrées ne tombent pas facilement, ce qui favorise le maintien de la forme géométrique de l'outil abrasif. La microstructure de l'outil abrasif est uniquement contrôlée selon la formule de l'outil abrasif lors de la fabrication et n'est généralement pas mesurée.