Brevet FR2261437A1 — publié le 19750912

Ea présente invention concerne un assemblage par retrait thermique de deux éléments de structure dont l'un constitue un noyau en carbure tel que fritté et l'autre un manchon de matière, telle que l'acier, ayant un coefficient de dilatation thermique plus élevé que celui du carbure L'invention concerne particulièrement la liaison d'un outil, matrice, filière d'étirage ou organe analogue en'carbure dans un manchon ou support d'entourage, de manière à réaliser le frettage au retrait pour que l'élément bloqué soit soumis à des contraintes de retrait en directionsaussi bien radiale qu'axiale. Les filières d'étirage, matrices de forgeage à froid et outils analogues de conformation sont souvent réalisées en carbure, no tamment, et sont bloquées dans un manchon d'acier. L'alliage de carbures durs, particulièrement ceux de hautes dureté et résistance à l'usure, présente des qualités exceptionnelles de résistance à la compression, mais ne peut supporter que des contraintes modérées de tension, en raison de sa-fragilité et, de ce fait, est considéré comme plutôt inadaptable comme matière constitutive d'éléments qui sont soumis à des contraintes alternées, c'est-à-dire des contraintes de sens variables.Cependant, on a constaté maintenant qu'il était possible d'accrottre de manière très marquée les possibilités de résistance de ces carbures à des forces répétées, sous contraintes prsalables, étant ainsi continueBement en compression. Selon la technique connue, il est donc possible de réaliser une contrainte préalable ateun procédé courant de réalisation de cette précontraintepar le retrait, résultant des différences de dilatation thermique entre les carbures et l'acier par exemple ; on obtient ainsi un résultat tel que l'élément en carbure, au refroidissement, se rétrécit moins que l'élément d'acier, lequel le frette avec une énergie suffisante pour assurer les précontraintes recherchées,en compression,dans le carbure.Pour réaliser un contr8le satisfaisant de la valeur de ces précontraintes, les surfaces de l'élément de carbure aussi bien que le support ou manchon d'acier peuvent hêtre rectifiés dans des tolérances étroites. Dans un autre procédé de réalisation, la précontrainte dans l'élément de carbure c,meexposée dans le brevet suédois n0 316.350. Selon ce brevet, l'élément de carbure est muni d'un frettage de matériau de précontrainte analogue à un ruban. On peut considérer cette technique comme étant analogue à celle déjà utilisée pour des canons frettés de la guerre de trente ans, et qui a permis de réaliser ces canons à la fois robustes et légers. Ce procédé décrit ci-dessus et d'autres de blocage, par exemple d'une matrice en carbure dans un manchon d'acier, présentent l'inconvénient de n'exercer la précontrainte qufen direction radiale. L'invention a donc pour objet un assemblage par retrait de deux éléments de structure, dans laquelle la précontrainte est obtenue en plusieurs directions. Selon l'invention, le profil extérieur du noyau maintenu est tel qu'un assujettissement au retrait est réalité de sorte que ce noyau est soumis à des contraintes de compression, aussi bien en directions axiale que radiale. Cet assemblage est caractérisé en ce que le noyau est conformé avec des sections transversales décroissantes vers les deux surfaces d'extrémité de l'ensemble. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation, et du dessin annexé dont la figureunique est une coupe longitudinale d'un assemblage de deux pièces selon l'invention. Cette figure représente une matrice destinée à la formation de boulons et constituée par un noyau 1 en carbure et un manchon 2 de frettage. Cette matrice comporte un passage longitudinal 4 de diamètre dl, avec un étranglement 3 dont le diamètre d est plus réduit que le premier. La concentration des contraintes dans une matrice de ce genre est partie lièrement élevée autour de l'étranglement 3,et il a été constaté que des fractures éventuelles se produisent immédiatement au-dessus de cet étranglement. Le profil extérieur du noyau 1 est caractérisé en ce que le diamètre extérieur est maximal à la partie médiane 5 et plus réduit aux deux surfaces d'extrémité 6. La surface extérieure est alors constituée par deux troncs de cône. Selon.une autre variante, cette surface extérieure du noyau a, le long dtune partie de sa longueur, la forme de deux troncs de cône ed sont reliés par une partie cylindrique. ce montage du manchon d'acier 2 ne peut être réalisé par les procédés classiques de retrait, mais, selon l'un des procédés suivants : a) coulée de l'acier, b) martelage à chaud, c) frittage de poudre, ou d) frettage par explosion et à chaud autour du noyau de carbure. Pendant le refroidissement, le manchon, aussi bien que la matrice, se rétrécissent à la fois en directions axiale et radiale. Du fait de sa dilatation thermique plus élevée,lZacier se rétrécit davantage que le carbure, et, en raison de la pente de la surface extérieure du noyau, le manchon exerce sur celui-ci des forces composantes qui sont dirigées en direction axiale. Selon la contrainte axiale recherchée, la matrice peut être réalisée avec différents profils extérieurs qui ne sont pas nécessairement symétriques et constitués en cône double, comme représenté, mais -peuvent titre par exemple de forme arrondie ou meme disymétrique. On obtient ainsi l'agencement selon lequel la matrice de carbure est soumise à des efforts de compression en toutes directions et le résultat recherché,dtaccroissement considérable de résistance à des contraintes alternatives, est obtenu. Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux dispositifs de la réalisation décrite, lesquels peuvent recevoir des modifications et variantes, sans pour cela sortir de son cadre. C'est ainsi que les matériaux utilisés peuvent varier dans de très larges limites, et qu'ainsi des résines, particulièrement des résines armées de fibres, peuvent titre utilisées. R E V E N D I C A T I O N S 1. , Assemblage par retrait entre deux éléments de structure constitués par un noyau en carbure tel que fritté et un manchon d'une matière, telle que l'acier, ayant un coefficient de dilatation thermique plus élevé que le carbure, cet assemblage étant caractérisé en ce que le noyau est profilé de manière que sa section transversale diminue vers les surfaces d'extrémité de la piece assemblée. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface extérieure du noyau de carbure a la forme de deux troncs de cône, la surface de base des canes étant commune. 3. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau comporte deux parties profilées en troncs de cône, les bases des deux canes étant tournées l'une vers l'autre, et une ou plusieurs parties étant en forme de cylindre. 4. Assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une partie du noyau de carbure située entre les cônes sort en forme de cylindre de révolution. 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 å 4, dans lequel le manchon est constitué en acier, et coulé autour du noyau. 6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 å 4 > dans lequel le manchon est constitué en acier, qui est martelé à chaud autour du noyau. 7. Assemblage tison l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le manchon est constitué en poudre frittée à chaud autour du noyau, sous pression. 8. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 8- 4, dans lequel le manchon est fretté par explosion et à chaud autour du noyau.