Le carbure de silicium (SiC) est un abrasif très important et couramment utilisé dans la fabrication de meules et de disques à tronçonner. Ses propriétés physiques et chimiques uniques le rendent irremplaçable dans certaines applications. Cet article se concentrera sur deux aspects principaux : l’utilisation du carbure de silicium et son procédé de production.
1. Pourquoi choisir le carbure de silicium comme abrasif ?
Le carbure de silicium est un matériau synthétique de haute dureté, avec une dureté Mohs de 9,5, surpassée uniquement par le diamant et le nitrure de bore cubique (CBN). Il possède plusieurs propriétés clés qui le rendent idéal pour les outils abrasifs :
Dureté et netteté élevées : les particules de carbure de silicium sont extrêmement dures et tranchantes, permettant une élimination efficace du matériau.
Fragilité : Comparé aux abrasifs à base de corindon (oxyde d’aluminium), le carbure de silicium est plus fragile. C’est un avantage lors du meulage : les particules émoussées se brisent, révélant de nouveaux bords et angles vifs, créant ainsi un effet « auto-affûtant » qui maintient une puissance de coupe constante.
Bonne conductivité thermique : cela aide à dissiper la chaleur générée pendant le processus de broyage.
Stabilité chimique : Il est particulièrement adapté à l’usinage de matériaux à haute dureté et à faible résistance à la traction car il ne réagit pas avec ces matériaux.
Principales catégories d’applications :
Carbure de silicium noir (SiC) : Faible pureté, environ 98,5 % ou plus. Il présente une excellente conductivité thermique et une excellente ténacité. Il est principalement utilisé pour l’usinage de matériaux à faible résistance à la traction, tels que :
Matériaux non métalliques tels que le verre, la céramique et la pierre
Fonte, métaux non ferreux (tels que le cuivre, l’aluminium et le laiton)
Caoutchouc et cuir
Matériaux réfractaires
Carbure de silicium vert (SiC) : Pureté supérieure (> 99 %), plus dur et plus cassant. Il est principalement utilisé pour l’usinage de matériaux durs et cassants, tels que :
Outils en carbure (acier au tungstène)
Verre optique, jade, agate
alliages de titane
Matériaux semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium
1. Préparation et mélange des matières premières
Il s’agit de l’étape la plus critique, déterminant les performances de la meule (telles que la dureté, la granulométrie et la structure).
Grain abrasif : Choisissez le type de carbure de silicium (noir ou vert) et la granulométrie (par exemple, 46, 60, 120, etc.) appropriés au matériau à usiner. Des granulométries plus élevées produisent des particules plus fines, ce qui produit une finition de surface plus lisse, mais diminue également l’efficacité du meulage.
Liant : Il agit comme une « colle » en maintenant les grains abrasifs ensemble. Types courants :
Liant résinoïde : Le plus couramment utilisé, généralement fabriqué à partir de résine phénolique. Les meules obtenues offrent une excellente élasticité, une grande solidité et une grande résistance aux vitesses élevées, ce qui les rend idéales pour la coupe, le meulage et le dégrossissage. La plupart des disques à tronçonner utilisent des liants résinoïdes.
Liant vitrifié : Fabriquées à partir de matériaux céramiques tels que l’argile et le feldspath, les meules obtenues sont rigides, résistantes à la chaleur et conservent bien leur forme, mais sont relativement cassantes. Elles sont principalement utilisées pour le meulage de précision et, plus rarement, pour les disques à tronçonner.
D’autres liaisons, telles que les liaisons en caoutchouc et en métal, sont utilisées dans des applications spécialisées.
Charges : Des matériaux fonctionnels tels que la cryolite et la pyrite sont ajoutés pour lubrifier, refroidir ou améliorer les performances de broyage pendant le processus de broyage.
L’abrasif en carbure de silicium, la poudre de liant et les charges précisément dosés sont placés dans un mélangeur et mélangés pendant une longue période uniforme.
2. Moulage
Les matériaux mélangés sont placés dans un moule d’une taille et d’une forme spécifiques.
Sur une grande presse, on effectue un pressage à froid, en appliquant une pression énorme (allant de quelques dizaines à des milliers de tonnes) pour compacter le mélange meuble en une ébauche de meule dense et initialement solide.
Une tige centrale est placée au centre du moule pour former directement le trou de montage de la meule.
3. Cuisson :
c’est le processus qui confère à la meule sa résistance finale. La méthode varie selon le liant :
Pour les meules à liant résineux : l’ébauche de meule pressée est placée dans un grand four (four de trempe) et chauffée à une température (par exemple, 180 °C à 200 °C) et pendant une durée (plusieurs dizaines d’heures) strictement contrôlées. La résine fond et subit une réaction de réticulation, qui finit par se solidifier et solidifier les grains abrasifs.
Pour les meules à liant vitrifié : l’ébauche est placée dans un four haute température et frittée à des températures supérieures à 1 000 °C. Le liant vitrifié vitrifie et lie fermement les grains abrasifs.
4. Traitement et inspection
Traitement : Après durcissement, l’ébauche de la meule subit un tournage et un équilibrage statique pour garantir un diamètre d’alésage précis, la concentricité du diamètre extérieur et un fonctionnement fluide et sans vibrations.
Inspection : Il s’agit d’une étape cruciale pour la sécurité. Chaque meule est soumise à des tests rigoureux, notamment :
Test de rotation : rotation à une vitesse supérieure à sa vitesse de fonctionnement maximale (par exemple, 1,5 fois) pour tester son intégrité structurelle et éviter les fissures pendant l’utilisation.
L’apparence, la dureté et l’équilibre sont inspectés.
Enfin, les meules de coupe qualifiées sont étiquetées et emballées pour l’expédition.