Brevet FR2278436A1 — publié le 19760213

La présente invention est relative à une plaquette en carbure métallique propre à être soudée à un autre matériau, ledit carbure métallique étant constitué par un mélange d'une matière pulvérulente résistant à l'abrasion et par une matrice pouvant être aisément soudée elle-méme, ledit mélange étant usiné sous forme solide par frittage. Il est bien connu dans la technique que pour les outils tels que les outils de tournage, les forets, ou les autres outils de coupe, par exemple, une plaquette ou embout en carbure de tungstène, en carbure de titane ou tout autre carbure métallique approprié est fixée à l'arête tranchante sur un support, comme par exemple une queue d'outil ou un porte-outil. Par ailleurs, on connaît la technique consistant à placer les concentrations de carbure de tungstène ou de carbure de titane dans une matrice à base de cobalt par exemple. De tels supports résistant à l'usure sont onéreux et, en règle générale, sont inaptes à résister à des charges mécaniques élevées. C'est pour cette raison que les plaquettes en carbure métallique sont fixées aux outils de tournage ou aux forets aux endroits exclusivement qui sont utilisés pour couper la piece d'usinage.Lesdites plaquettes sont souvent fixées au moyen d'une vis, ceci empêchant avant tout une trop bonne transmission de la chaleur à l'élément de support. La brasure (ou soudure forte) constitue un autre procédé de fixation desdites plaquettes résistant à l'usure. En pareil cas, la plaquette résistant à l'usure est brasée au matériau de support en acier à une température d'environ 1000 C. L'inconvénient d'un tel procédé réside dans le fait que la structure tant de la plaquette résistant à l'usure que du support est susceptible de se modifier par suite de l'action d'une température aussi élevée, ceci affectant négativement certaines propriétés, comme par exemple la longévité des outils. Il convient de remarquer par ailleurs que les carbures métalliques frittés proprement dits ne sont pas soudables, ou dans une très faible mesure seulement, la raison étant que le matériau se désintègre ou se vaporise aux températures de soudage élevées. La présente invention est destinée à pallier aux inconvénients précités. A cet effet, elle se fonde sur un procédé suivant lequel l'embout résistant à l'usure (lequel peut se présenter sous forme de plaquette ou toute autre configuration appropriée) est fixé au support, par exemple à une queue d'outil, au moyen d'une soudure. Conformément à la présente invention, la concentration de la matrice directement soudable est plusieurs fois supérieure à celle du matériau dur ou résistant à l'usure à l'emplacement des surfaces de soudage de la plaquette en carbure métallique et de tout autre matériau ou support.Le matériau dur est de préférence constitué par du carbure de tungstène ou du carbure de titane dans une matrice de cobalt, la concentration en carbure s'accroissant depuis approximativement 0% en commençant à la surface de soudage jusqu'à un maximum à l'emplacement de l'arête tranchante, tandis que la concentration de cobalt diminue suivant un rapport inverse. En outre, ledit procédé est avantageux lorsque la soudure est effectuée en utilisant un matériel de soudage électronique (soudage par faisceau électronique). Ceci se traduit par une soudure extrêmement précise entre la plaquette en carbure métallique et le support, tout en évitant toute modification de la structure du restant de l'outil ou de la plaquette en sélectionnant les dimensions appropriées ainsi que l'intensité de la chaleur de soudage. Les autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement au cours de la description détaillée qui suit en référence au dessin ci-annexé, sur lequel: la fig. 1 est une vue schématique d'une partie d'un outil de coupe, par exemple un outil de tournage, comportant une arête tranchante qui se trouve soudée conformément aux principes de la présente invention; la fig. 2 est un graphique du rapport s'établissant entre les concentrations des mélanges dans le carbure métallique suivant l'axe I-I, en commençant à la surface de soudage et en se déplaçant vers l'arête tranchante ou tranchant de l'outil. En référence à la fig. 1, on peut voir que l'outil de coupe comporte une queue d'outil ou porte-outil 1, lequel est réalisé dans un acier de nuance appropriée, porte-outil auquel est soudée une plaquette de coupe 3 à l'emplacement de l'extrémité de fixatiop 2. Ladite plaquette de coupe est fixée à l'outil de coupe 1 au moyen d'une soudure 4. La soudure est de préférence effectuée au moyen d'un matériel de soudage électronique (à savoir un appareil de soudage à faisceau électronique), au moyen duquel on peut obtenir une soudure extrêmement compacte, tout en préservant les autres parties de l'outil de coupe 1 et de la plaquette 3 contre les effets d'une chaleur excessive de soudage. En principe, ceci empêche toute modification dans la structure des éléments 1 et 3.La plaquette de coupe 3 est réalisée dans du carbure métallique fritté, par exemple du carbure de tungstène dans une matrice de cobalt, les pourcentages ou concentrations C (voir fig. 2) de la matière pulvérulente initiale répondant à certains rapports qui sont fonction de la distance D (voir fig. 2) depuis la soudure 4 jusqu'à l'arête tranchante 3A. Ce rapport est représenté sous forme graphique sur la fig. 2. La courbe en trait plein A représente les concentrations en carbure de tungstène, cependant que la courbe en pointillé B représente les concentrations en cobalt. On s'efforce de préférence d'établir une transition progressive du mélange de carbure de tungstène et de cobalt, tout au moins au voisinage de la surface de soudure 4, ainsi qu'il est représenté à l'amorce des courbes A et B.Ceci minimise le passage des concentrations de contrainte depuis le porte-outil 1 jusqu va la plaquette de coupe 3. La présente invention n'est pas limitée aux exemples représentés sur les figures, pouvant également s'appliquer à d'autres types de joints soudés entre une plaquette en carbure métallique et un support réalisé dans une matière plus tendre, la plaquette étant à tout le moins réalisée dans du carbure métallique, conformément à l'invention. En outre, la présente invention concerne plus spécialement la fixation des arêtes tranchantes en carbure métallique à la partie inférieure des outils comme les lames du porte-pièce dans les rectifieuses sans centre, les filières d'étirage, les forets ou trépans du matériel de forage pétrolier et autres outils de coupe ou d'emboutissage de configuration arbitraire. Il va de soi que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Plaquette en carbure métallique propre à être soudée à un autre métal, ledit carbure métallique étant constitué par un mélange d'une matière pulvérulente résistant à l'usure et d'une matrice qui est elle-même directement soudable, ledit mélange se voyant conférer une forme solide par frittage, caractérisée par le fait que la concentration de la matrice directement soudable est x fois supérieure à la concentration du matériau dur ou résistant à l'usure à l'endroit où la plaquette en carbure métallique se trouve soudée à l'autre métal, à savoir le support ou porte-outil. 2. Plaquette en carbure métallique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la concentration de la matrice soudable est double de celle du matériau dur, tout au moins à l'emplacement de la soudure. 3. Plaquette en carbure métallique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la concentration du matériau dur s'accroît progressivement à partir de la soudure, ou par le fait que la concentration de la matrice diminue progressivement. 4. Plaquette en carbure métallique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le matériau dur est constitué par du carbure de tungstène ou du carbure de titane dans une matrice de cobalt, les concentrations croissantes et décroissantes, à partir de la soudure précitée, du carbure de tungstène ou du carbure de titane et du cobalt, respectivement, étant approximativement de 0% et de 100% respectivement. 5. Plaquette en carbure métallique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la soudure est effectuée au moyen d'un matériel de soudage électronique, à savoir par soudage par faisceau électronique.