Étude et optimisation de la finition par polissage des arrêtes des pièces en granit : qualité de surface et émissions de particules

Bahri, Haithem (2022). Étude et optimisation de la finition par polissage des arrêtes des pièces en granit : qualité de surface et émissions de particules. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La finition des arêtes de pièces de granit par polissage est un procédé mécanique indispensable dans l’industrie de transformation de granit donnant une forme géométrique à l’arête tout en maintenant un bon fini de surface et une brillance exigée par les clients. Cependant, la réalisation de ces opérations de polissage dégage des quantités importantes de particules fines et ultrafines qui peuvent pénétrer par inhalation et se déposer dans le système respiratoire des travailleurs qui sont exposés à ces particules pour des longues périodes. L’accumulation de ces particules contenant de la silice cristalline (SiO2) dans les voies respiratoires des travailleurs peut causer des maladies respiratoires et pulmonaires graves comme la bronchite chronique et la pneumoconiose appelée silicose. L’objectif principal de ce travail est d’optimiser ce processus par la diminution des concentrations de poussières générées tout en assurant le fini de surface qui permette de répondre aux exigences des clients.

Des essais expérimentaux sur des échantillons de granit ont été réalisés selon un plan d’expérience factoriel complet dans lequel on a fait varier les paramètres de polissage, afin d’étudier leurs effets sur les émissions des poussières et sur les finis de surface des arêtes réalisées. Deux formes d’arête ont été étudiées (chanfrein et concave) en utilisant les outils de taille de grit G150 (phase d’ébauche) et G600 (phase de finition). Le plan d’expérience a été appliqué sur chaque configuration (Forme de l’arête / Taille de grit) faisant varier les facteurs suivants: vitesse de rotation (1500, 2500, 3500 tr/min), vitesse d’avance (500, 1000, 1500 mm/min) et débit de lubrification (20, 40, 60 ml/min).

Il a été démontré que l’effet des paramètres de polissage sur les émissions de particules ainsi que sur le fini de surface dépendent de la forme de l’outil utilisée et de sa taille de grit. Une optimisation du processus a pu ressortir les meilleures combinaisons des paramètres de coupe selon la forme désirée et la phase de polissage, garantissant un bon fini de surface tout en minimisant les émissions de poussières. Quant à la lubrification, il s’est avéré qu’elle est primordiale. Plus le débit de MQL est grand, mieux est la qualité de surface finie et moins est la concentration des particules fines, d'où la lubrification abondante est recommandée.

Titre traduit

Study and optimization of edge finishing of granite pieces by polishing: Surface quality and particle emissions

Résumé traduit

Edge-finishing of granite workpieces by polishing is an essential mechanical process in the granite transformation industry that generates a given geometrical shape to the edge while maintaining a good surface finish and a gloss required by the customers. However, these polishing operations release significant quantities of fine and ultrafine particles that can penetrate by inhalation and deposited in the respiratory system of the workers when they are exposed to these particles for long periods. The accumulation of these particles containing crystalline silica (SiO2) in workers’ respiratory system can cause serious respiratory and lung diseases such as chronic bronchitis and pneumoconiosis called silicosis. The main objective of this work is to optimize this process by reducing the concentrations of dust generated while ensuring a surface finish that meets customer requirements.

Experimental tests on granite samples were carried out using a full factorial design in which polishing parameters were varied, in order to study their effects on dust emissions and on the surface finishes of produced edges. Two edge shapes were studied (chamfer and concave) using G150 (roughing phase) and G600 (finishing phase) grit size tools. The experimental design was applied on each configuration (Edge shape/Grit size) varying the following factors: spindle speed (1500, 2500, 3500 rpm), feed rate (500, 1000, 1500 mm/min) and lubrication flow rate (20, 40, 60 ml/min).

It has been shown that the effect of polishing parameters on particle emissions as well as on surface finish depends on the tool shape used and its grit size. An optimization of the process was able to bring out the best combination of cutting parameters depending on the desired shape and polishing phase, ensuring a good surface finish while minimizing dust emissions. Regarding lubrication, it has been found to be essential. The higher the MQL flow rate, the better the finished surface quality and the lower the concentration of fine particles, therefore wet lubrication is recommended.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 155-160).
Mots-clés libres:	polissage, granit, finition des arêtes, MQL, particules fines, particules ultrafines, rugosité
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Songmene, Victor
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	24 août 2022 14:45
Dernière modification:	24 août 2022 14:45
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3060

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