La gemme qui découpe : le rôle du grenat dans le jet d'eau abrasif

Mardi 6 avril 2021

Les abrasifs ont coupé et façonné les matériaux pendant des siècles, depuis l'invention du papier de verre dans la Chine du XIIIe siècle. Parmi les produits abrasifs, un minéral - le grenat - a émergé pour dominer l'industrie, et ce même matériau naturel domine sur le marché du jet d'eau abrasif. Les propriétés physiques du grenat, sa disponibilité mondiale et son faible coût le rendent idéal pour les découpes au jet d'eau ainsi que pour d'autres applications abrasives.

Les jets d'eau nécessitent deux propriétés spécifiques de leurs abrasifs : la dureté et la densité élevée. Étant donné que ces machines effectuent essentiellement une érosion à grande vitesse, le jet de coupe accélère les particules abrasives mais ce sont les grains eux-mêmes qui effectuent réellement la coupe. La dureté permet à l'abrasif de fournir son potentiel de coupe, tandis que la densité spécifique signifie que les particules ont suffisamment d'inertie pour couper efficacement en raison de leur poids. Le grenat répond à tous ces critères. Classé comme pierre semi-précieuse, le grenat est un minéral naturellement inerte qui se présente sous deux formes chimiquement différentes. Les propriétés plus douces et plus légères du grenat andradite le rendent inefficace comme abrasif de coupe. L'alternative, le grenat almandin, domine la découpe par jet d'eau, avec une densité de 4,1 et une mesure de 7,5 à 8,0 sur l'échelle de Mohs (échelle de mesure de la dureté minérale).

Les deux types de grenat almandin tirent leur nom de leurs méthodes de production. L'érosion libère le grenat alluvial de la roche hôte et le fait tomber dans le lit d'une rivière, d'où il se dépose sous forme de grains ronds ou presque ronds, extraits dans un processus plus proche du dragage que de l’excavation. La plupart des grenats alluviaux proviennent d'Australie, de Chine, d'Inde et d'Afrique du Sud, avec une très faible production en Amérique du Nord.

En revanche, le grenat de roche dure est le jumeau chimique du grenat alluvial, mais comme il n'a pas subi d'érosion, ses grains donnent des arêtes beaucoup plus vives, idéales pour une coupe de précision. Pour extraire le grenat de roche dure, les exploitations minières broient la roche hôte et en séparent le minéral. L'Amérique du Nord domine cette production de grenat de roche dure.

Les mines vendent du grenat en fonction de la taille des grains, une mesure des particules, avec des nombres plus élevés indiquant un grain plus fin (exprimés en mesh). Depuis le développement du jet d'eau abrasif dans les années 1980, le grenat de 80 mesh, aujourd’hui le plus employé dans notre secteur d'activité, a servi de consommable standard. Les nouveaux développements dans les techniques et technologies de coupe ont créé une gamme de nuances pour diverses applications. Le grenat grossier de 50 mesh fonctionne dans les applications où la vitesse de coupe prédomine sur la qualité de la découpe. Des granulométries plus fines, telles que 120 mesh, peuvent produire une qualité de produit fini, avec peu ou pas d’opération de parachèvement. Selon le type, son conditionnement et d'autres variables, le grenat alluvial peut coûter entre 0,40 € et 0,50 € / kg. Le grenat de roche dure a un prix de 0,70 € à 0,85 € / kg. Les découpes par jet d'eau abrasif utilisent généralement environ 0,5 kg de grenat par minute, avec une consommation plus élevée si l’on recherche des performances (vitesse de coupe) plus élevées.

Avec des ressources abondantes disponibles à l'échelle mondiale, le grenat offre une combinaison idéale de paramètres de coupe et de rentabilité pour la découpe par jet d'eau abrasif. Les utilisateurs de jet d'eau peuvent donc s'attendre à des années de découpes efficaces et de haute qualité en employant cette pierre semi-précieuse !


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