Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Chapitre 1
diminuera leur performance à l’abrasion. De plus, dans certains cas, il est nécessaire que le coefficient
de dilatation du verre soit inférieur à celui de l’abrasif pour que celui-ci soit en tension ; cela permet
que le grain actif soit plus friable. Un des paramètres importants pour le choix d’un liant vitreux est sa
résistance aux attaques chimiques [2]. Les oxydes alcalins ont une faible résistance chimique et c’est
pourquoi on ajoute généralement des oxydes de calcium et d’aluminium pour renforcer la durabilité
chimique du liant.
Enfin, les températures atteintes lors du meulage peuvent être très élevées. Howes [4] indique que
la surface de la pièce usinée peut atteindre 1000°C voire plus dans certaines conditions, et ce même en
présence de liquide de refroidissement. Kato et Fuji [5] proposent de mesurer les températures par une
technique particulière utilisant des films métalliques déposés en phase vapeur. Ils trouvent, à partir des
températures de fusion des métaux, des températures atteignant jusqu’à 800°C. D’autres méthodes
peuvent être utilisées pour évaluer la température maximale atteinte en insérant un thermocouple dans
la meule ou la pièce usinée [6] ou encore par mesure des radiations infrarouges [7,8]. Les différentes
mesures relevées dans la littérature dépendent des conditions de meulage et de l’acier usiné : elles sont
comprises entre 400 et 1200°C. De manière générale, on peut conclure que les températures atteintes
localement peuvent être très élevées et on peut donc se demander si la caractérisation mécanique des
meules à température ambiante généralement utilisée est bien suffisante pour prédire la performance à
l’application.
1.1.2. Comportement mécanique des meules vitrifiées
L’influence du procédé d’élaboration est importante sur le comportement mécanique des
meules, c’est pourquoi nous avons choisi de le décrire avant de discuter des propriétés mécaniques des
meules. La première étape de fabrication de meules vitrifiées correspond au malaxage des matières
premières : grains abrasifs, fritte de verre et additif. La taille des grains, la proportion de liant sont des
paramètres de fabrication qui ont une forte influence sur les propriétés mécaniques. L’additif qui peut
être du glucose ou la dextrine jaune [9] est nécessaire pour une bonne tenue de forme de la meule à cru
(avant frittage). Le mélange est pressé (isostatique/uniaxial) à une densité donnée afin d’obtenir une
meule ayant la porosité souhaitée. En général, l’usinage s’effectue après cette mise en forme. La
cuisson de la meule se fait à une température variant de 900°C à 1300°C. La durée de cuisson varie
entre 1 et 6h [10]. La montée et la descente en température doivent être lentes afin d’éviter l’apparition
de micro fissures [10]. Lors de la montée en température, il est parfois nécessaire de réaliser un palier à
une température intermédiaire pour éliminer complètement l’additif avant le début de la vitrification
du liant [9] [11].
De nombreux travaux ont été réalisés pour expliquer le comportement des meules vitrifiées mais
en utilisant de nombreuses combinaisons grains abrasifs/verres. La synthèse de ces études met en
valeur les points les plus importants qui convergent :
1. Structure et grade des meules, c’est à dire le taux de porosité et le pourcentage de liant
vitreux
2. Viscosité et mouillabilité des verres à la température de cuisson des meules
3. Contrainte résiduelle résultant des différences de coefficient de dilatation des verres et
de l’abrasif
4. Diffusion et réaction à l’interface grains/verre
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0111/these.pdf
© [E. Xolin], [2005], INSA de Lyon, tous droits réservés
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