Brevet FR2278782A1 — publié le 19760213

Les outils de coupe en acier rapide, par exemple les outils de tour, les alésoirs, les. forets ou les fraises, sont jusqu'à présent usinés dans des barres de prof il convenable. Après plusieurs utilisations, lorsque l'outil usé ne peut plus subir de nouveaux affûtages pour lui rendre ses caractéristiques de coupe initiales ou lui donner des caractéristiques voisines, le métal est généralement envoyé à des aciéries qui l'utilisent comme chars ge d'appoint pour la fabrication des barres dans lesquelles seront usinés de nouveaux outils. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'outils de coupe qui permet d'obtenir ces outils par moulage, les outils usés pouvant alors & re refondus pour constituer directement de nouveaux outils. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on forme un acier fondu ayant la composition suivante Canposition générale % en poids. C 1 - 1,20, de préférence o,05 - 1,15 Si O - 0,60 n 0,40 - 0,60 Mn O - 0,40 S O - 0,030 P O 1 0,030 W 10 - 12 Cr 3,80 - 4,50 Va 2,80 - 3,20 Mo 2,80 3,20 Co 4 - 5 le reste étant sensiblement du fer, qu'on moule l'outil avec l'acier ainsi obtenu, qu'on recuit ensuite l'outil en le maintenant pendant un temps compris entre 5 et 10 heures à une température comprise entre 850 et 8700 et en le laissant ensuite refroidir, qu'on le trempe après l'avoir porté à une témpérature de 1190 à 12300, et enfin qu'on lui fait subir un revenu à une température comprise entre 545 et 5750. On obtient ainsi un outil qui a une dureté Brinell de l'ordre de 64 - 66 HRC et qui présente une structure sorbitique avec présence de martensite sur fond austénitique dans les zones à plus grande densité de carbures. Cet outil a une dureté à chaud, une résistance à l'usure, une aptitude au moulage et une ténacité qui permettent de l'utiliser dans des conditions de coupe très variées. Pour former l'acier fondu ayant la composition désirée, on part d'aciers déjà alliés auxquels on ajoute du ferro-tungstène, des métaux additionnels et éventuellement des retours intérieurs, clest-à-dire les que; outils et les masselotes formées lors du remplissage des cavités de moulage. De préférence, on charge le four de fusion d'abord des retours intérieurs et on y ajoute successivement, au fur et à mesure de lafusion, les aciers alliés, les aciers fortement alliés et le ferro-tungstène. Quand lSensem- ble de ces éléments est fondu, on introduit dans le bain le graphite, le chrome et le cobalt, en élevant la température de ce bain. Lorsque cette température atteint environ I,5500, on introduit le molybdène, puis le vanadium.On enlève les crasses qui surnagent à la surface du bain et on porte le bain à la température nécessaire à la coulée, cette température ne devant pas dépasser 16500C. Le moulage se fait, de préférence, dans une forme en sable, comportant en creux une empn=ite ayant la forme et les dimensions de l'outil à réaliser et obtenue à partir d'un outil-modéle, si l'outil doit comporter une coupe hélicoîdale, dans le cas par exemple, d'un foret, d'une fraise ou d'un alésoir, l'outilnodèle est retiré de la forme en sable en le dévissant de cette forme. Le sable de moulage peut avoir l'une ou l'autre des compositions suivantes qui présentent une cohésion, une réfractairité et une non-décarburation particulièrement bonnes Composition A : Sable siliceux 100 AFA Argile g e 0,20 à 0,30 % Huile de lin 2 à 2,5 % Mélasse 1 1 à 1,5 % Agglomérant complet 2 à 2,5 % Composition B :Sable siliceux 60 AFA Argile 1 à 1,5 % Huile de lin.0 0,5 à 1 % Agglomérant complet 2,5 à 3 % Mélasse 0 0,5 à 1 % Eau ............... 0,20 % I1 est particulièrement avantageux de confectionner le moule avec ces deux sables, le sable de composition A constituant la partie du moule qui vient au contact de l'acier coulé et s'étendant sur une épaisseur de 1 à 3 cm, alors que le sable de composition B constitue le reste du moule. Le moule est durci par étuvage à faible température, de l'ordre de 220 à 2600, de façon à assurer une polymérisation des liants du sable. On commence, par exemple, par porter le sable à une température de 2500 par un chauffage progressif pendant deux heures, on laisse le sable à cette température pendant environ trois heures et on refroidit ensuite le sable pour le ramener progressivement à la température ambiante ou à une température voisine de celle-ci, ce refroidissement s'étendant, par exemple, sur deux heures. Il y a avantage à réaliser le moule de façon que l'acier fondu vienne remplir la cavité de moulage par en dessous, en prévoyant un conduit de passage horizontal reliant la base de la cavité à un conduit de remplissage débouchant à l'extérieur par un orifice situé au-dessus de la cavité de moulage. Après la coulée, on retourne le moule de sorte que le métal qui remplissait le conduit de remplissage et le conduit de passage s'échappe. Le métal qui se trouve directement au-dessus de la ca vitré; de moulage et en dessous du conduit de passage forme une masselote qui est directement en charge sur la pièce, ce qui améliore les qualités de l'outil obtenu. Après la coulée, on laisse le moule au repos, par exemple pendant 24 heures, on détruit le moule pour extraire l'outil, on le grenaille et on l'ébavure. Le recuit de l'outil est effectué dans un four étanche, à l'abri de l'oxygène atmosphérique; il y a avantage à introduire et à maintenir dans le four un faible débit de gaz neutre, par exemple d'argon, Campe indiqué précédemment, l'outil est recuit à une témpé rature comprise entre 850 et 8700; les meilleurs résultats sont obtenus avec une température de recuit de l'ordre de 865Le cette température étant maintenue pendant environ huit heures. La montée en température doit etre effectuée à une vitesse moyenne en s'étendant par exemple sur huit heures.Le refroidissement doit etre effectué à une vitesse plus lente; il peut, par exemple, comprendre une première période jusqu'à environ 600 à 6500, s'étendant sur environ 24 à 28 heures, et une seconde période dans laquelle le refroidissement est effectué à une vitesse plus rapide. Le chauffage de l'outil avant trempe est de préférence réalisé dans une ligne de bains de sels ou de bains fluidisés. Le cycle thermique doit assurer une montée en température progressive et réaliser une température précise de mise en solution, le maintien à cette température ayant le temps juste nécessaire à la mise en solution des carbures, de façon à éviter une hyper-trempe importante. Cette montée en température est avantageusement réalisée par paliers, par exemple à 5000, 8500 et 11000 pour atteindre une température finale de 12100. Au lieu de faire un revenu unique, il est préférable de procéder à plusieurs revenus successifs, chacun dieux durant environ 40 à 50 minutes. On peut, par exemple, faire trois revenus, chacun d'eux étant effectué en maintenant l'outil par exemple à 5600 pendant 45 minutes. L'invention a également pour objet les outils de coupe moulés réalisés par le procédé qui vient d'etre décrit. REVENDICATIONS I. - Procédé de fabrication d'outils de coupe, caractérisé en ce qu'on forme un acier fondu ayant la composition suivante Composition générale en en poids. C 1 - 1,20, de préférence 1,05 - 1,15 Si O - 0,60 " 0,40 - 0,60 Mn O - 0,40 S O - 0,030 P O - 0,030 w 10 - 12 Cr 3,80 - 4,50 Va 2,80 - 3,20 Mo 2,80 - 3,20 Co 4 - 5 le reste étant sensiblement du fer, qu'on moule l'outil avec l'acier ainsi obtenu, qu'on recuit ensuite l'outil en le maintenant pendant un temps compris entre 5 et 10 heures à une température comprise entre 850 et 8700 et en le laissant ensuite refroidir, qu'on le trempe après l'avoir porté à une température de 1190 à 12300, et enfin qu'on lui fait subir un revenu à une température comprise entre 545 et 5750, 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel on procède au moulage dans une forme en sable, caractérisé en ce que ce sable a la composition suivante :: Sable siliceux 100 AFA Argile 0,20 à 0,30 % Huile de lin .. 2 à 2,5 % Mélasse ....... 1 à 1,5 % Agglomérant complet 2 à 2,5 % 3. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel on procède au moulage dans une forme en sable, caractérisé en ce que ce sable a la composition suivante Sable siliceux 60 AFA Argile ........ 1 à 1,5 % Huile de lin .. 0,5 à 1 % Agglomérant complet 2,5 à 3 % Mélasse 0 0,5 à 1 % Eau ........... 0,20 % 4. - Procédé selon'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un moule conformé de façon que l'acier fondu remplisse la cavité de moulage par en dessous et qu'on retourne ce moule après la coulée de l'acier. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, lors du recuit, la montée en température de l'outil est effectuée à une vitesse de l'ordre de 1000/ heure. 6o - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qusaprès recuit, on laisse refroidir l'outil pendant une première période jusqu'à environ 600 à 650 , s'étendant sur environ 24 à 28 heures, et une seconde période dans laquelle le refroidissement est effectué à une vitesse plus rapide. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de la trempe, on assure la montée en température par paliers. 8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications pré cédentes caractérisé en ce qu'on procède à plusieurs revenus suc- cessifs, chacun dseux durant environ 40 à 50 minutes. 9. - Outil de coupe moulé obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ci-dessus.