Brevet FR2294789A1 — publié le 19760716

la présente invention concerne les procédés de fabrication de matériaux ayant un constituant extra-dur tel que le diamant ou le borazon et une matrice en alliage fritté. On connaît des procédés de fabrication de produits en matériau extra-dur contenant du diamant, par compression à chaud (par exemple, brevets des U.S.A. NO 2 216 908 et NO 2 712 988, etc...). Conformément à ces inventions, il faut utiliser des moules de compression en graphite (en règle générale à utilisation unique) et leur faire subir une préparation spéciale. Après frittage, les produits sont recouverts de graphite et requièrent un traitement complémentaire. Un grand inconvénient des procédés connus est la saturation du produit par le carbone provenant du moule, ce qui est inadmissible dans un certain nombre de cas. On connaît largement aussi un procédé de frittage libre des produits en pSeudo-aliages, ne présentant pas les inconvénients indiqués, car il-ne requiert pas l'emploi de moule de compression en graphite ; les produits ont une surface de qualité telle qu'ils peuvent être utilisés pour armer les outils sans usinage complémentaire. Toutefois, le procédé de frittage libre est pratiquement inapplicable à la fabrication des produits au diamant. Cela résulte du fait que le retrait de la matrice frittée autour des grains de diamant incompressibles provoque la: fissuration de la composition frittée-toute entière. Par frittage libre, on entend un traitement dans lequel un produit moulé à' partir d'une poudre est chauffé en dehors du moule de compression, sur un support ou un lit, par exemple en oxyde d'aluminium Au203. Le produit ainsi fritté ne subit aucune charge extérieure telle que celles engendrées par l'action mécanique de la presse sur le poinçon du moule de compression dans le cas de compression à chaud. "e but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est proposé d'élaborer un procédé de fabrication de produits extra-durs, dans lequel la composition à fritter occuperait pendant son frittage libre une position telle que l'irrégularité du retrait et la fissuration des diamants seraient exclues. La solution consiste en un procédé de fabrication de produits extra-durs à partir d'un mélange uniforme de poudres composé d'alliage dur à fritter et de grains de diamant, par frittage d'une briquette de ce mélange sans aucune charge mécanique extérieure, caractérisé en ce que ladite briquette, constituée par une matrice en alliage dur à fritter dans laquelle sont uniformément répartis des grains de diamant, est placée dans une enveloppe en alliage dur à fritter ayant dans toutes ses portions une épaisseur plus grande que la distance maximale entre deux grains de diamant successifs de la briquette d'au moins 3 à 4 fois, et en ce que l'on réalise le frittage libre de la briquette dans ladite enveloppe qui, ayant un coefficient de retrait relativement plus grand, comprime le mélange à fritter qu'elle renferme. Une telle solution permet d'éviter le retrait irrégulier de la composition, laquelle est enserrée dans ce cas par l'enveloppe, lors de son frittage. En outre, le procédé selon l-'invention, est caractérisé en ce que ladite enveloppe de la briquette est réalisée avec le même alliage dur à fritter que celui entrant dans la composition du mélange à fritter. Cette variante-de l'invention permet de réaliser le procédé plus simplement et d'obtenir ainsi de meilleurs résultats. Enfin, conformément à l'invention, le procédé de fabrication de produits extra-durs est caractérisé en ce que l'on forme d'abord une douille avec ladite enveloppe en alliage dur à fritter, puis on y verse l'alliage à fritter avec les grains de diamants, on ferme la douille avec une couche frontale pour compléter l'enveloppe et, on soumet ensuite le produit ainsi formé au frittage à l'état libre. Une telle méthode permet de réaliser d'une manière optimale le procédé selon l'invention de frittage libre de la composition de départ dans une enveloppe en alliage dur à fritter. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée en détail sur un exemple de réalisation, par la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure I représente un moule de compression métallique dans lequel est placé l'alliage dur à fritter nécessaire pour former l'enveloppe autour du produit à fritter; - la figure 2 représente le système au soient de la compression de l'enveloppe en alliage dur à fritter par le poinçon 6. - la figure 3 montre le mélange au diamant placé dans l'enveloppe - la figure 4 représente le système au moment de la compression du produit, après chargement de la couche frontale d'alliage dur à fritter et engagement du poinçon 9. - la figure 5 représente la section d'un produit formé avant son frittage, dans lequel l'enveloppe en alliage dur à fritter renferme une briquette en m8me alliage dur avec des grains de diamant. la réalisation du procédé est expliquée par un exemple de fabrication d'un élément à rapporter de 10 M de diamètre et de 10 mi de hauteur pour un outil de retaillage. la charge employée est un mélange WC-Co (par exemple un alliage odeur contenant 84% de carbure de tungstène et 6* de cobalt). L'élément à rapporter est formé dans un moule de compression métallique à utilisations multiples. Tout d'abord, on verse sur le fond de la chambre du moule de compression, constitué par une matrice 1 (figure 1), un poinçon inférieur 2 et une cale 3 en U, une quantité d'alliage dur à fritter 4 suffisante pour le formage de I1 enveloppe en alliage dur 5. Ensuite, à l'aide du poinçon supérieur 6 (figure 2), on moule par compression l'enveloppe 5. Séparément on prépare le mélange 7 (figure 3) devant constituer le matériau extra-dur. Par exemple, on mélange de la poudre d'alliage dur à fritter indiqué et de diamants dans le rapport 3/1. Après avoir sorti le poinçon 6 du moule de compression, on verse dans ltenveloppe 5 le mélange 7 devant constituer le matériau extra-dur (alliage dur + diamants). Lorsque ceci est effectué, on recouvre le mélange 7 d'une couche frontale 8 (figure 4) d'alliage dur à fritter afin de fermer la douille, on engage le poinçon 6 et on comprime l'élément à rapporter, Ensuite, on exécute le frittage libre indiqué plus haut. A cet effet, on place librement la briquette formée avec son enveloppe 5 dans de l'oxyde d'aluminium en poudre, se trouvant dans une boite spéciale en graphite, d'usage habituel dans la pratique du frittage des produits en alliages durs. le chauffage est exécuté dans un four à hydrogène par défilement de la boîte à travers le tube- laboratoire de ce four. Le mélange se fritte à une température de 1400 à 16000C. L'enveloppe en alliage dur 5 entourant la briquette a un coefficient de retrait plus grand que le mélange 7 au diamant. constituant la briquette. I1 en résulte que, pendant le frittage, l'enveloppe 5 enserre la briquette, en créant des efforts prévenant la fissuation du produit à fritter. I1 convient de souligner que les meilleurs résultats sont obtenus quand l'alliage dur entrant dans la constitution de la briquette à la même composition que celui de l'enveloppe 5. Par frittage, on entend un frittage à la suite duquel on obtient une composition dense, sans pores. La figure 5 représente une composition formée avant son frittage libre. Ici, l'enveloppe 5 en alliage dur sans diamant entoure une briquette constituée par un mélange 7 d'alliage dur à fritter et de grains de diamant 9 uniformément répartis dans son volume. L'alliage dur entrant dans la composition du mélange 7 et celui de I'enveloppe 5 sont les mêmes. L'enveloppe 5 a, dans toutes ses portions, une épaisseur plus grande que la distance maximale entre deux grains de diamant 9 successifs dans la briquette d'au moins 3 à 4 fois. Après frittage, le produit a une surface propre. Au besoin, la couche active peut être mise à nu, mais dans la majorité des cas il est avantageux d'utiliser le produit conjointement avec son enveloppe plus résistante. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décritset représentésqui n'tété donnés qu'à titre d'exemple, en particulier elle comprend tous les moyens constituant des équival nts techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutés suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de prpduits extra-durs à partir d'un mélange uniforme de poudres composé d'alliage dur à fritter et de grains de diamant, par frittage d'une briquette de ce mélange sans aucune charge mécanique extérieure, caractérisé en ce que ladite briquette, constituée par une matrice en alliage dur à fritter dans laquelle sont uniformément répartis des grains de diamant, est placée dans une enveloppe en alliage dur à fritter ayant dans toutes ses portions une épaisseur plus grande que la distance maximale entre deux grains de diamant successifs de la briquette d'au moins 3 à 4 fois, et en ce que l'on réalise le frittage libre de la briquette dans l'enveloppe qui, ayant un coefficient de retrait relativement plus grand, comprime le mélange à fritter qu'elle renferme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enveloppe de la briquette est réalisée avec le même alliage -dur à fritter que celui entrant dans la composition du mélange à fritter. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on forme au préalable une douille avec l'alliage dur à fritter destiné à l'enveloppe, puis on verse dans cette douille le mélange d'alliage dur et de diamant à fritter, on ferme la douille avec une couche frontale pour compléter l'enveloppe en alliage dur après quoi on fritte le mélange dans l'enveloppe formée, à l'étant libre. 4. h titre de produits industriels nouveaux, les matériaux extra-durs caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé selon l'une des revendications 1 à 3.