Brevet FR2015955A1 — publié le 19700430

La métallurgie des poudres permet de fabriquer des pièces à partir des matières pulvérulentes. Elle est appliquée partout où les procédés de fusion, de coulée, d'alliage et de déformation avec ou sans enlèvement 5 de copeaux ne peuvent être utilisés ou occasionnent des frais élevés et de grandes difficultés techniques. Le principe des procédés de fabrication de pièces à partir d'une matière pulvérulente repose sur le fait 'que les poudres métalliques ou les mélanges de poudres mé-10 j, talliques et de poudres non métalliques sont moulés par com-pression dans des matrices et consolidés par frittage à haute V. - température. La pression de matriçage de la poudre in- ^ troduite dans la matrice en quantité dosée exactement en poids 15N*fou en volume est exercée par un poinçon ou par deux poinçons agissant l'un contre l'autre et permettant d'obtenir une - densité plus uniforme. jj&r® La forme de l'outil et la pression de Ujfc"' Le but du frittage est d'agglomérer par diffusion, les particules de la matière. Le plus souvent il est effectué sous gaz protecteur ou en présence d'une atmos-25'.' phêre réductrice afin d'éviter toute oxydation. Pour améliorer l'exactitude de dimensions ^ des produits ainsi obtenus on recomprime ceux-ci dans un second outil après le frittage. Dans cette opération de recompression appelée calibrage, la pièce est_ agrippée, de tous 30 ' côtés par l'outil de calibrage, c'est-à-dire qu'elle représente après calibrage une positive exacte de l'outil que l*cn peut considérer en quelque sorte comme négative. On sait que la résistance d'une pièce frittée est fonction de ^la densité» La résistance à la trae-35 tior. et *la dureté croissent linéairement avec la densité,. tandis que l'allongement de rupture, la résiliencej l'élasticité et les autres propriétés dynamiques ne croissent que pro- 69 27795 "2 ' 2015955 -ressivsment avec la densité. Il s'ensuit eue les pièces destinées à supporter et à transmettre des efforts relativement -rsnds, par exemple dans l'industrie transformatrice, doivent présenter une densité très élevée. 5 Un pratique, il s'est avéré que les pres sions de compression économiquement supportables pour les comprimés de poudre métallique donnent une densité maximale d'environ £5 % de la densité•théorique,•c'est-à-dire de la dersité de la matière compacte. Il est impossible d'augmenter 10 cette densité maximale, car un écrouissage se produit dans le comprimé lors de la compression des poudres métalliques. Tans le cas des métaux tendres, des procédés particulièrement dispendieux et coûteux permettent de confectionner des corps d'une densité comprise entre 93 et 15 96 % ce la densité théorique, en faisant subir aux comprimés de poudre et un recuit ou un préfrittage et une seconde compression. Cependant, la production de corps frittés de densités supérieures à celles précitées apparaît d'autant 2C plus urgente que ces produits trouvent leur èmploi pour les applications les plus diverses, en particulier comme éléments de construction servant à équilibrer ou à transmettre des efforts. Le but de la présente invention est donc 25 de fabriquer d'une manière simple, à partir de poudres métalliques, des pièces d'une densité supérieure à celles atteintes par le passé. Ce résultat est obtenu par le fait que les pièces comprimées et frittées sont soumises une ou plusi-31-' ours fois à une pression ds compression sous laquelle le métal peut fluer librement au moins dans une.direction. L'es produits ainsi obtenus possèdent une dencité très élevée et, partant, une très grande résistance. Au cours d'essais on a fait la constata-35 tion surprenante que même les produits frittés poreux -î •*- o ««o *•-r>- — U A «IV J ^ V .t. W..._.. U s. w WB. U W pouvait être portée à 99 -'93,'- % de la densité théorique, CÇPY 69 27795 " 3" 2015955 par une très faible pression, sous laquelle le métal pouvait fluer librement comme oc le c ' obtient par e:cemple par simple compression eu produit entre detcc plateau::. La confection des comprimés par' le procédé concerne à la présents invention est très simple. Ce procédé consiste à fabriquer dans un premier"stade, à partir de la poudre métallique, au moyen d'un outil de compression de construction usuelle, une ébauche comprimée d'une densité d'environ 5^ à 85 de la densité théorique, à fritber dans un deuxième stade, comme il est connu, de préférence sous gaz protecteur, l'ébauche ainsi obtenue et à soumettre celle-ci dans un troisième stade, à une reccm-pression à l'aide d'un cutil conçu, pour que le "étal puisse fluer librement au moins dans une direction, c'est-à-ôire qu'il n'est pas ou peu gêné dans cette direction par l'outil. La rncompression peut être effectuée une ou plusieurs fois. Llle confire au corps fritté une densité de 85 à 99,9 % de la densité théorique. Hlle lui fait sutir, avec avantage, un changement de forme. Les pièces ainsi frittées et recomprimées peuvent être utilisées pour les applications exigeant une grande résistance, liais elles sont avantageusement refrittées ou recuites dans un quatrième stade du procédé, ce qui leur donne une résistance et un allongement optimal. Elles peuvent être calibrées à froid ou à chaud, matricées et forgées comme il est connu. On a pu constater que les pièces fabriquée par le nouveau procédé étaient même-assez•ductilés pour l'application de la technique de filage à froid, qui permet d'obtenir des corps de formes compliquées par déformation sans enlèvement de copeau:-:. L"'autre, p^rt, grâce à leur grande densiûé, ces pièces sont parfaitement aptes- au fergeage de précision,■ qui peut donc pratiquement se limiter au calibrage de la pièce à température assez élevée, ce qui permet de ce contenter .-d ' efforts relativement fâiblës. . . - " ' "Enfin,'ces pièces peuvent être parfaite- 69 27795 - 4 - 2015955 i ment matricees à froid. L'invention va maintenant .être décrite en ce référant à une forme de réalisation donnée à titre l'exemple et à ce titre seulement, et représentée au dessir. 5 ei-annexé, sur lequel: La figure 1 montre un corps comprimé; La figure 2 montre ce même corps après frittage et déformation par recompression selon l'investi;... La .figure 3 est une coupe de ce corps 10 après refrittage" et déformation par recompression; - La figure 4 est une coupe de ce corps 4 1'état fini; La figure 5 représente une presse propre à la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. 15 La figure 1 représente un bouchon I d'un diamètre d'environ 15 m'.: et d'une hauteur de 14,8 mm. Ce bouchon I a été fabriqué â partir d'un »♦ mélange de 95 % de poudre de fer électrolytique, de 4 % de poudre de nickel et de 1 % de poudre de stéarate 4e zinc. 20 , Apres compression, il possédait une densité de 7,3 à 7,4 g/cm. Ensuite, ila été fritte à 1250° C, dans il'hydrogêne, pendant deux heures. Après quoi il avait une densité de 7,4 g/cm^ et une durs*é Brinell 5/2,5 d'environ 25 83 kp/mrn2. Ce bouchon I a été mis en forme sous une pression de 2 tp/cm , dans une matrice (non représentée) comportait un poinçon supérieur et un poinçon inférieur et dano laquelle la matière-pouvait fluer librement. 3C L'ébauche la ainsi obtenue est représenté' dans la figure 2. 3a densité était de 7,78 g/cv>? et sa /• ' 2 dureté brinell 5/2,5 était de 183 kp/mœ en moyenne. Cette ébauche la frittée et recomprimée 35 a été refrittée à 125C0, dans l'hydrogène, pendant deux heures. Ja densité tombait ainsi à 7,75 g/cm et sa dureté Erinell 5/2,5 à 108 kg/mm2 . BA0 OfilG/N 69 .2779S - 5 - 2015955 L*ébauche a été soumise à deux autres re compressions,. qui lui donnaient les forr.es Ib, le récriiez figurés 3 et 4 et qui portaient sa densité 9 —' w Wt«(r wt .Us .1» J-w— Les compressions sont erreo ^rarota^e, l'aide de' la presse représentée par la figure 5. Cette presse comporte un poinçon supéri-d'un outil remplaçatle 2 et face ruquel se trouve une matrice 4 --unie d'une ouverture 5 destinée à re-10 . cevoir-les ébauches comprimées la ou Ib. La matrice 4 repose sur une plaque de pression 6 qui, de son cêté, est supportée par une bague d'entretoisement 7 et une plaque d'assise 8. À l'intérieur de la bague: 7 est disposée 15 la plaque de pression 9 d'un poinçon inférieur 10, qui pénètre dans un alésage pratiqué dans la plaque S et la matrice 4. Uans la plaque S est guide un goujon 1 électeur 11 dont l'extrémité intérieure s'applique contre la 9q plaque 9 que l'on peut soulever à l'aide de ce vCu;jon 11 pour que le poinçon inférieur 10 éjecte le comprimé Ib de l'ouverture 5 de la matrice 4. rr j sentées dans *> £ 7 np i 9 t ^ o/ effectuées à &AD ORïStRl&u, 69 27795 Pl. 1-2 2015955 F/G. 3 FIG.4