Brevet FR2027634A1 — publié le 19701002

i. 2027634 la présente invention est relative à des plaquettes rapportées destinées à servir à l'usinage, avec formation de copeaux de l'acier, d'autres métaux, des matières synthétiques, eto... les plaquettes rapportées peuvent être fixées à l'outil de coupe 5 par serrage, par soudure ordinaire ou par d'autres moyens, et elles peuvent avoir la forme d'une plaque, présentant des tranchants entre l'une des faces en bout de la plaquette, ou deux de ces faces, et ses faces latérales. La face en bout ou les faces en "bout constituent des faces de guidage des copeaux, et les fa-10 ces latérales des faces de dépouille. Conformément à l'invention, la plaquette est formée d'une pièce coupante en un alliage de métal dur fritté du type qui contient, eh dehors d'un ou davantage de carbures, tels que le carbure de tungstène, le carbure de titane, le carbure de tantale ou de niobium, ou à la fois le 15 carbure de tantale et celui de niobium, un métal formant liant, tel que le cobalt, le nickel ou le fer, ou à la fois les uns et les autres de ces métaux, pièce de coupe sur laquelle a été appliquée une couche d'une plus grande résistance à l'usure que celle du métal dur. 20 On sait déjà comment appliquer une couche d'une résistance plus grande à l'usure sur du carbure fritté. Ces couches connues ont été constituées en général par un carbure fritté d'une composition différente, par exemple avec une teneur en carbure de titane supérieure à celle de la partie sous-jacente ou substrat. 25 La préparation du produit disposé en couches a été effectuée par frittage et la couche contenait, comme la partie sous-jacente, le substrat, un métal formant liant. Il est également connu d'appliquer par d'autres procédés des couches dures, résistant à l'usure, sur des supports métalliques. Pour des raisons tech-30 niques, de même qu'en raison du désir.de parvenir à la résistance désirée'à l'usure, ces couches ont été relativement épaisses. Les plaquettes de ces types anciens se sont révélées comme présentant de sérieux inconvénients et, en conséquence, ne sont pas parvenues à un emploi général. C'est ainsi que les couches 35 relativement plus dures se sont détachées, en totalité ou en partie, du support, ou se fissuraient peu après la mise en service, ou même avant cette mise en service. Il va de soi que les couches qui étaient formées d'un carbure fritté plus résistant à l'usure ne peuvent, par elles-mêmes, même si elles ne se fis-40 surent pas, apporter aucune augmentation exceptionnelle, quelle 69 44375 2. 2027634 qu'elle soit, de la durée en service des plaquettes rapportées. Par un fait surprenant, on a observé, à présent, qu'il est possible de fabriquer des plaquettes rapportées pour l'usinage, avec formation de copeaux, de l'acier et des matières analogues, qui, 5 par comparaison avec les plaquettes rapportées traditionnelles, -donnent lieu à une diminution d'environ dix fois de la formation de cratères. Oes plaquettes sont munies d'une couche de surface qui ne se détache pas ou ne se brise pas pendant l'utilisation. Conformément à la présente invention, la couche consiste en 10 un carbure de titane à grains extrêmement fins, ou en une solution solide, à grains extrêmement fins semblables, de carbure de titane et d'autres carbures tels que le carbure de tungstène, le carbure de tantale ou de niobium, ou le carbure de tantale et de niobium, qui ont été fixés sur la pièce coupante, ou le substrat, 15 par dépôt à partir d'une phase gazeuse à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le carbure de titane ou la solution solide de carbures de titane et d'autres carbures présente alors un grain d'une dimension comprise entre un et quelques dixièmes de micromillimètres (par exemple 1 et 6 dixièmes de micromillimè-20 tre). Quand on applique la couche de carbure de titane, il convient de partir de tétrachlorure de titane et d'hydrogène mélangé à un hydrocarbure tel que le méthane. L'application se fait, de-façon appropriée, à une température comprise entre 700 25 et 1100°C, par exemple une température comprise entre 750 et 1050°C. L'application se fait cependant de préférence entre 750 et,900°C, mais quelquefois on a observé qu'une température d'environ 1000°C convient. La pression du gaz doit être maintenue entre 1 et 100 mm de mercure, et il faut que le gaz circule 30 à travers l'enceinte dans laquelle on procède au dépôt. Pour obtenir l'exceptionnelle amélioration de la qualité qui est caractéristique de la présente invention, on a observé qu'il est nécessaire que la couche soit extrêmement mince, et d'une épaisseur comprise entre-2 et 6 micromillimètres. En gé-35 néral, il convient qu'elle soit inférieure à 5 micromillimètres et qu'elle soit supérieure, de préférence, à 3 micromillimetres. Si on n'observe pas les limites étroites indiquées ci-dessus, on n'obtient pas les qualités favorables. Ainsi, si la couche est trop mince, on n'obtient pas la résistance désirée à l'usu-40 re. Si on dépasse la limite maximale, la couche tend à se déta 69 44375 3. 2027634 cher rapidement et à se briser sous l'action de contraintes qui naissent entre la couche et le substrat en premier lieu pendant l'utilisation. Conformément à une forme de réalisation des plaquettes rapportées selon l'invention, la couche doit comprendre 5 au moins le tranchant de coupe ou les tranchants de coupe et la ou les faces attenantes de guidage des copeaux, et généralement aussi la ou les surfaces attenantes. Conformément à une autre forme de réalisation, la couche recouvre la face ou les faces de guidage des copeaux, et de préférence la ou les faces de dé-10 pouille, mais laisse libres la ou les tranchants de coupe. Souvent, il convient toutefois de revêtir la pièce de coupe ou le substrat entièrement d'une couche du genre indiqué. La pièce de coupe , ou le substrat doit consiste!? en un alliage métallique dur fritté contenant un ou davantage de carbu-15 res, comme le carbure de tungstène, le carbure de titane, le carbure de tantale ou le carbure de niobium, ou à la fois le carbure de tantale et le carbure de niohium, et également un métal formant liant, comme le cobalt, le nickel ou le fer, ou à la fois le nickel et le fer. Il faut la fabriquer, et lui 20 donner la formé désirée, avant l'application de la couche. Les grains, de carbure dans l'alliage métallique dur doivent en outre avoir une dimension maximale comprise entre 0,5 et 3 micromillimètres. Comme exemple d'un alliage d'un métal dur fritté qui con-25 vient pour la pièce de coupe ou le substrat, on peut mentionner le suivant, les pourcentages étant donnés en poids : 4 à 25 tfo de carbure de titane, 0 à 20 pour cent de carbure de tantale ou de carbure de niobium, ou à la fois de carbure de tantale et de carbure de niobium, le reste étant, pratiquement, uniquement du 30 carbure de tungstène. En outre, il est souvent avantageux que l'alliage contienne du carbure de chrome, par exemple dans une proportion allant jusqu'à 10 $. L'amélioration considérable de la résistance à l'usure qui caractérise l'objet de l'invention ressort de l'exemple suivant: 35 Usure du flanc Nuance Largeur du flanc Durée S4- (normal) 0,20 mm 3 minutes SIP 0,20 mm 15 " S4 (revêtu) 0,20 mm. 40 " 69 44375 4. 2027634 formation df cratères Nuance Profondeur des cratères Durée ' ; ■■ S4- (normal 60 micromilllmètrea 3 minutes SIP 64 " 15 " 5 34 (revêtu) 70 " ■ #0 " la composition, en poids, pour cent a été, pour les nuances SIP et S4» raapaatiTemant : Carbure da Carbure de Carbure de Carbure de Cobalt titaaotê » tantale . niobium tungstène 10 9,5 19 12,2 3»8 le reste 9*5 H»9 '6 4 la reste . 69 44375 5. 2027634 REVENDICATIONS 1. Plaquette rapportée pour l'usinage de l'acier ou des matières analogues, consistant en une pièce rapportée en un alliage de métal dur fritté du type contenant, en dehors d'un 5 ou davantage de carbures, comme le carbure de tungstène, le carbure de titane, le carbure de tantale ou de niobium, ou à la fois de tantale et de niobium, un métal formant liant, comme le cobalt, le nickel ou le fer, ou à la fois le nickel et le fer, pièce sur laquelle a été appliquée une couche d'une résis-10 tance à l'usure supérieure à celle du carbure fritté contenu dans la pièce, caractérisée par le fait que la couche présentant la résistance plus grande à l'usure a une épaisseur comprise entre 2 et 6 micromillimètres et consiste en grains extrêmement fins de carbure de titane ou en une solution solide de carbure 15 de titane ou d'autres carbures, comme le carbure de tungstène, le carbure de tantale ou de niobium., ou à la fois de tantale et de niobium, ou bien consiste à la fois'en grains extrêmement fins de carbure de titane et en une telle solution solide, cette couche ayant été appliquée sur la pièce de coupe par dépôt à 20 partir d'une phase gazeuse, sous une pression inférieure à la pression atmosphérique. 2. Plaquette rapportée selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la couche recouvre au moins le ou les tranchants et la ou les faces attenantes de guidage des copeaux. 25 3. Plaquette rapportée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que l'épaisseur de la couche est inférieure à 5 micromillimètres et dépase 4 micromillimètres. 4. Plaquette rapportée selon la revendication 1, 2 ou 3* caractérisée par le fait que la pièce de coupe a sa. forme défi- 30 nitive avant l'application de la couche. 5. Plaquette rapportée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les carbures contenus dans l'alliage de métal dur fritté présentent une grosseur de grain comprise entre 0,5 et 3 micromillimètres. 35 6. Plaquette rapportée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'alliage de métal dur fritté contient, en poids, 2 à 24 pour cent de carbure de titane, de 0 à 20 pour cent de carbure de tantale ou de carbure de niobium, ou à la fois de carbure de tantale et de carbure de 40 niobium, de 7 à 11 pour cent de cobalt ou dé nickel, ou à la 69 44375 6. 2027634 fois de cobalt et de nickel, le reste étant, pratiquement en entier du carbure de tungstène. 7. Plaquette rapportée selon l'une "des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la couche recouvre 5 la ou les faces de guidage des copeaux et de préférence la ou ■les faces de dépouille, mais laisse dégagés le ou les tranchants .