Régulation des performances de meulage des meules par la granulométrie mixte des abrasifs

Le meulage est un procédé d'usinage qui utilise une meule abrasive (MG, voir Fig. 1) pour enlever de la matière à une vitesse de rotation donnée [1]. La meule est composée d'abrasifs, d'un liant, de charges et de pores, etc. L'abrasif joue le rôle d'arête de coupe lors du meulage. La ténacité, la résistance, le comportement à la rupture et la géométrie de l'abrasif influencent fortement les performances de la meule (capacité de meulage, intégrité de surface de la pièce usinée, etc.) [2, 3].

Fig. 1.Les meules classiques à granulométrie mixte d'abrasifs.

La résistance de l'alumine de zircone (ZA) de granulométrie F14 à F30 a été testée. Les teneurs en abrasifs F16 ou F30 dans les grains abrasifs préparés ont été classées en cinq catégories, de la plus élevée à la plus faible : ultra-élevée (UH), élevée (H), moyenne (M), faible (L) et extrêmement faible (EL). Les résistances à la compression de Weibull des ZA de granulométries F14, F16 et F30 étaient respectivement de 198,5 MPa, 308,0 MPa et 410,6 MPa, ce qui indique que la résistance de la ZA augmente avec la diminution de la taille des grains abrasifs. Le module de Weibull est plus élevé pour les ZA de granulométries F14, F16 et F30. mont indiqué une moindre diversité entre les particules testées [4-6]. mLa valeur a diminué avec la diminution de la granulométrie des abrasifs, révélant que la diversité entre les abrasifs testés augmentait avec la diminution de leur taille [7, 8]. La densité de défauts des abrasifs étant constante, les abrasifs les plus fins présentent moins de défauts et une résistance plus élevée, ce qui explique leur plus grande difficulté de rupture.

Figue.2. La contrainte caractéristique de Weibull s₀et le module de Weibull mpour différentes granularités de ZA.

Un modèle complet d'usure abrasive pour un processus d'entretien idéal a été développé [9], comme illustré sur la figure 3. Dans des conditions idéales, l'abrasif présente un taux d'utilisation élevé et le GS offre de bonnes performances de rectification [3]. Sous une charge de rectification et une force de liant données, les principaux mécanismes d'usure évoluent : de l'usure par attrition et micro-fracturation pour le F16 à l'usure par attrition et à l'arrachement pour le F30, en raison de la différence de résistance à l'écrasement de l'abrasif [10,11]. L'usure par attrition induit une dégradation du GS et l'auto-affûtage dû à l'arrachement de l'abrasif peut atteindre un état d'équilibre, améliorant ainsi significativement la capacité de rectification [9]. Pour optimiser le GS, il convient d'ajuster et de contrôler la résistance à l'écrasement de l'abrasif, la force du liant et la charge de rectification, ainsi que l'évolution des mécanismes d'usure des abrasifs, afin d'améliorer leur taux d'utilisation.

Figue. 3.Le processus d'entretien idéal d'un abrasif

Bien que les performances de broyage du GS soient influencées par de nombreux facteurs, tels que la résistance à l'écrasement de l'abrasif, la résistance de l'agent liant, la charge de broyage, les comportements de coupe de l'abrasif, les conditions de broyage, etc., les recherches sur les mécanismes de régulation des granularités des mélanges d'abrasifs peuvent fournir une référence précieuse pour la conception et la fabrication du GS.

Références 

• [1] I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Manuel d'usinage avec meule, Boca Raton : Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• [2] CF Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Une étude comparative des contraintes résiduelles et de la couche affectée lors du meulage de l'acier Aermet100 avec des meules en alumine et en cBN, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• [3] P. Li, T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Caractérisation topographique et comportement à l'usure d'une meule diamantée à différentes étapes de traitement lors du meulage du verre optique N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• [4] B. Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Effet de la teneur en grains d'un seul grain de nitrure de bore cubique agrégé sur le mécanisme d'enlèvement de matière lors du meulage de l'alliage Ti-6Al-4V, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• [5] WF Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Caractéristiques d'interface et comportement de fracture des grains CBN polycristallins brasés à l'aide d'un alliage Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• [6] Y. Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun, Investigation on the grinding properties of high thermal conductivity vitrified bond CBN grinding wheel for titanium alloy, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• [7] Y. Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Une approche probabiliste du broyage des particules de sable dans l'essai triaxial, Geotechnique 49(5) (1999) 567-83.
• [8] Y. Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, Comportement de compression unidimensionnel du sable à granulométrie uniforme lié à la résistance à l'écrasement d'une seule particule, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• [9] WL Zhang, CB Liu, JF Peng, etc. Amélioration des performances de meulage des meules pour rails à grande vitesse par l'utilisation d'une granulométrie mixte de corindon de zircone. Tribol Int, 2022, 175 : 107873.
• [10] WL Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Probing the effect of abrasive grit size on rail grinding behaviors, J Manuf Process53 (2020) 388-95.
• [11] WL Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Probing the effect of abrasive wear on the grinding performance of rail grinding stones,J Manuf Process 64 (2021) 493-507.