Comprendre les meules : Composants clés et applications

David Goetz, Ingénieur d'application, Norton | Saint-Gobain Abrasives

De nombreux fabricants utilisent aujourd'hui des abrasifs quelque part dans leur processus. En fait, sans abrasifs, nos avions ne voleraient pas, nos voitures ne rouleraient pas, et la liste continue. Que ce soit pour fabriquer des roulements de précision, ébarber des soudures sur un chantier, rectifier des vilebrequins, ou polir un moule d'injection pour appareils ménagers, les abrasifs sont partout, et l'un des produits abrasifs les plus couramment utilisés est la meule !

LES ABRASIFS : UNE PERSPECTIVE HISTORIQUE

Les abrasifs, même sous leur forme la plus rudimentaire, existent depuis que l'homme fabrique des choses !

• Utiliser une pierre pour en façonner une autre remonte à l'Âge de la pierre
• Il y a 7 000 ans, les Chinois utilisaient des coquillages broyés collés sur parchemin pour le polissage
• L'utilisation de meules pour broyer les grains remonte à 200 av. J.-C.
• Au 10e siècle, des meules étaient utilisées pour fabriquer épées, boucliers, charrues et outils

Aujourd'hui, les abrasifs modernes ont évolué en produits techniques hautement sophistiqués, utilisés pour fabriquer des composants très complexes à partir de certains des alliages et matériaux les plus durs connus.

Mais que savons-nous vraiment d'eux ?

QUE CONTIENT UNE MEULE ?

Les meules, quel que soit leur fabricant, sont composées de trois éléments principaux :

Un grain abrasif

• Oxyde d'aluminium, carbure de silicium, zircone, alumine céramique, cBN ou diamant sont les plus courants

Un agent liant

• Vitrifié — liaison type verre
• Organique — résine ou autre agent

Air / Espace vide

• Vides ou porosité (naturelle ou induite)

Si la meule est un superabrasif, le segment abrasif réel (diamant ou cBN) sera monté sur un moyeu ou un noyau pour former la meule.

Matériaux du moyeu

• Acier, aluminium, fibre de carbone, bakélite, etc.

COMMENT LES MEULES SONT-ELLES FABRIQUÉES ?

Quand on parle à un fabricant de meules, beaucoup utilisent l'analogie selon laquelle fabriquer une meule, c'est comme cuisiner un gâteau, et dans sa forme la plus simple, c'est exactement comme ça que c'est fait.

Quand un boulanger reçoit une commande de gâteau, il regarde la recette et dose les ingrédients. Les ingrédients humides et secs sont mélangés pour faire la pâte, et une fois mélangés, il verse le mélange dans un moule et met le moule au four. Une fois la pâte cuite, il démoule le gâteau, le nettoie, le finit, et l'envoie au client.

Quand un fabricant de meules reçoit une commande, qu'il la fasse pour stock ou sur commande pour un client particulier, il suit un processus presque identique — bien que bien plus industrialisé. Le processus commence par une commande pour une meule particulière. La spécification indique quel grain abrasif et quels produits chimiques liants entrent dans les meules, et la taille leur dit quelle quantité de chacun est requise. Ces matières premières sont ensuite mélangées dans un grand mélangeur industriel, très similaire au mélange de mortier ou de ciment. Une fois la consistance requise atteinte, le mélange passe aux presses de moulage où il est dosé, moulé et pressé en meules dans un état très brut ou « vert ». Ces meules vertes sont ensuite chargées dans un four et cuites pour cuire ou polymériser la meule en un produit de rectification brut mais utilisable. Quand les meules refroidissent, elles sont déplacées vers une zone de finition où elles sont nettoyées, inspectées pour la qualité et la sécurité, équilibrées, marquées, emballées, et enfin expédiées à l'utilisateur final.

DÉCODER LE CODE : COMMENT INTERPRÉTER UNE SPÉCIFICATION DE MEULE

Beaucoup de ceux qui travaillent avec des meules tous les jours ne pensent pas souvent à la spécification et à ce qui est marqué sur le côté de la meule, se contentant de vérifier que ce qui est sur la meule correspond à ce que l'opération requiert pour ne pas monter et/ou utiliser la mauvaise meule par accident.

Pour ceux qui fabriquent les meules et sont chargés de les optimiser, il y a beaucoup d'informations fournies dans une spécification de meule. Si vous savez comment casser le code et déchiffrer ce que signifie l'info de la spec, presque tout ce qu'il y a à savoir sur cette meule particulière peut être déterminé.

Bien que chaque fabricant de meules ait sa propre liste de grains abrasifs et de liants, et qu'il n'y ait pas de standard industriel fixe ou d'exigence de suivre un format précis, le « Système de marquage » tel qu'on le connaît a été établi par convention. Examinons une spécification de meule et déchiffrons ce que chaque partie signifie.

32A46-I8VBE

32A46-I8VBE — La première partie de la spécification identifie le grain abrasif. Chaque fabricant a sa propre liste d'abrasifs, mais en général, un « A » est de l'oxyde d'aluminium, un « B » désigne le cBN, un « C » indique le carbure de silicium, un « D » est pour le diamant, et un « Z » dénote un grain abrasif de zircone. Les choses se compliquent quand une céramique ou un mélange céramique est indiqué. C'est là que chaque fabricant peut parfois faire preuve de créativité.

32A46-I8VBE — La deuxième partie identifie la granulométrie du grain abrasif. En termes généraux, la gamme de granulométrie pour les meules va de 12 pour les opérations de rectification grossière, comme dans les aciéries, à 220 pour les opérations de rectification très fine/de précision.

Encore une fois, il n'y a pas de standard industriel, mais en termes généraux :

• Granulométries grossières : 12 à 24
• Granulométries moyennes : 30 à 70
• Granulométries fines : 80 à 220 (et plus fines)

32A46-I8VBE — La troisième partie du système de marquage identifie le grade ou la dureté de la meule. Le système utilise des lettres entre A et Z ou ZZ pour indiquer la dureté. Chaque fabricant peut utiliser le même système de marquage, mais cela ne signifie pas que le grade particulier de chaque fabricant est le même. Norton peut avoir une meule de milieu de gamme marquée « J », et un autre fabricant peut aussi marquer la sienne « J », mais cela ne veut pas dire qu'elles auront la même dureté ou agiront de la même façon. Généralement, cela signifie juste qu'elles sont toutes deux des meules de milieu de gamme.

Pour référence :

• Grades tendres : D à H
• Grades moyens : I à P
• Grades durs : Q à Z

32A46-I8VBE — Ce chiffre, le quatrième élément du système de marquage, est parfois omis. Ce nombre représente la structure de la meule. La structure est une mesure de l'espacement relatif des grains ou de la porosité de la meule. Plus ce nombre est grand, plus la meule est ouverte ou poreuse. Plus il est petit, plus les grains sont densément emballés. Si ce nombre est omis, on considère qu'il s'agit d'une structure « 8 », qui est la valeur « normale » ou standard.

32A46-I8VBE — La partie finale de la spécification identifie le type de liant utilisé dans la meule et quels modificateurs, le cas échéant, ont été ajoutés. Les valeurs les plus courantes sont « B » pour les liants résinoïdes, « R » pour le caoutchouc, et « V » pour les liants vitrifiés. S'il y a plusieurs liants disponibles pour un type donné, comme c'est souvent le cas dans le groupe des liants vitrifiés, cette partie du système de marquage indiquera quel liant particulier est utilisé du groupe.

Pour beaucoup de gens, les meules sont un mystère. Mais comme pour la plupart des choses, quand on les décompose en leurs composants et qu'on regarde ce qu'elles sont vraiment, on peut lever le rideau et voir les meules pour ce qu'elles sont : des outils de coupe multipoints utilisés en fabrication de précision.

Précédemment publié sur la page Ressources de Norton Abrasives.