Brevet FR2355086A1 — publié le 19780113

La présente invention concerne d'une manière générale le travail du métal et plus particulièrement le moulage, le travail et le traitement thermique de matières premières, blocs ou articles sans forme précise en métal. On a trouvé que des lubrifiants du type verre étaient utiles dans le formage a chaud des métaux ferreux pour empêcher l'éraflement des surfaces de pièces à travailler en métal qui doivent entre formées. Le lubrifiant du type verre réduit également l'éraflement et l'usure intolérable de la matrice utilisée pour former de telles pièces à travailler. Le lubrifiant du type verre est spécifiquement forme in situ sur la surface de la pièce à travailler ferreuse à partir d'une composition précurseur % base d'oxyde de bore et de borate de métal alcalin qui se liquéfie quand on chauffe la piece à travailler à une température supérieure à approximativement 5930 C avant son formage. Avant, on appliquait la composition précurseur sous forme de bouilliè pour former un revêtement d'épaisseur suffisante afin d'obtenir la valeur du pouvoir lubrifiant disirée. Mais, un tel revêtement sous forme de bouillie, sèche pour donner une croute très fragile qui tombe fréquemment lors de la manipulation brutale que reçoivent les pièces à travailler avant d'etre réellement formées. La perte d'une quantité importante du revêtement, bien sur, entrain ltéraflement de la pièce à travailler ou l'usure excessive de la matrice mentionnés ci-dessus. Ainsi, il serait très souhaitable d'etre capable d'appliquer la composition de revêtement précurseur sur la pièce à travailler et il serait très souhaitable qu'elle y adhère avec une cohésion suffisante pour qutelle protège la pièce à travailler et quelle ne soit pas cassée ou décapée par frottement au cours du traitement reçu par la piece à travailler avant le formage. Au cours du traitement ultérieur, le revêtement protecteur pourrait être transformé en un lubrifiant désiré utile au cours du formage de la pièce à travailler. La présente invention vise à surmonter un ou plusieurs des problèmes indiqués ci-dessus. Selon la présente invention, on y arrive par la mise au point d'un pro cédé pour appliquer une composition précurseur à une pièce à travailler ferreuse que l'on doit former suivant une configuration choisie d'avance par emboutissage a l'aide d'une matrice à température élevée, comprenant les étapes de préchauffage de la pièce a travailler a une première température présélectionnée se situant d'environ 93 à 148 C. La pièce à travailler préchauffée est alors recouverte avec la composition précurseur comprenant 74 à 76 % en poids d'oxyde de bore, 10 à 25 % en poids de borate de métal alcalin et 2 a 10 % en poids d'un plastique thermodurcisable. Les nouvelles caractéristiques ci-dessus et autres selon la présente invention apparaîtront plus clairement de -la description détaille suivante lue conjointement avec le dessin d'accompagnement. Mais il faut expressément comprendre que le dessin n'est pas suppose etre une définition de l'invention, mais est seulement donne en tant qu'illustration graphique. Le dessin est une illustration graphique des étapes constituant le procédé selon l'invention. Le lubrifiant du type verre selon l'invention est préparé par adhésion d'un mélange d'une source d'oxyde de bore et d'un borate de métal alcalin sur la surface d'une pièce à travailler ferreuse puis par chauffage de la pièce à travailler en vue d'une réaction à une température d'environ 5930 C pour former le verre de borate modifié alcalin. Dans la présente demande, la source d'oxyde de bore est de préférence l'acide borique H3B03. Le borate de métal alcalin est de préférence le tétraborate de sodium et J plus particulièrement un tétraborate de sodium hydraté, tel que Na2 B4 07 H20 sous forme de borax.On comprendra que le borax est préférable, car il n'est par cher et peut entre faeilement obtenu. On peut, bien sur, utiliser d'autres formes de tétraborate de sodium. De meme, un acide borique de qualité commerciale, H3 B03 convient pour le composant formant le verre. Quand le borax et l'acide borique réagissent, on comprendra qu'il se forme le verre d'oxyde de bore, B2 03, et l'oxyde de sodium Na20. Le rôle principal de Na20 dans le verre est de contrôler la viscosité du verre au cours de son emploi en tant que lubrifiant durant le formage à ehaud de la pièce à iravailler. En pratique, selon l'invention, la teneur en Na2 O dans le lubrifiant du type verre peut se situer d'environ 5 à environ 10 % en mole pour atteindre le domaine de viscosité désirée d'environ 500 à environ 1500 centipoises, de préférence à environ 7,4 pourcent en mole pour obtenir environ 1000 centipoises. On a trouvé que l'acide borique et le borax, tous deux sous forme de poudre sèche, s'appliquent convenablement sur une pièce a travailler par des méthodes d'application bien connues telles que, soit le placement dans un lit fluidisé électrostatique, soit la pulvérisation. On préfère la pulvérisation et, en particulier la pulvérisation éleetrostatique, car elle se prête plus facilement à un système de traitement automatise pour les pièees à travailler. Mais, on notera que l'acide borique et le borax, d'eux-memes, n'adhèrent pas facilement sur la surface de la pièce à travailler. C'est pourquoi selon la présente invention, on ajoute un liant sous forme d'un plastique thermodurcissable au mélange d'aeide borique et de borax pour former une composition précurseur utile. A cet égard, on considère un procédé d'application qui comprend le préchauffage de la pièce à travailler à une tempé- rature d'environ 93 à 148 C, une température d'environ 1210 C étant préférée. Le préchauffage peut être effectué en utilisant une bobine d'induction électrique bien connue.Comme résultat, quand on met en contact avec la pièee à travailler préchauffée le mélange avec un liant plastique thermodurcissable, ce dernier fond, formant une surface adhésive ou collante qui adhère les deux composants de verre, l'acide borique et le borax, sur la pièce à travailler. Quand le liant fait prise, il se forme un revêtement protecteur-tenace qui ne peut pas être heurté ou enlevé autrement de la pièce à travailler-au cours de sa manipulation subséquente avant le formage. Le plastique thermodureissable particulier préféré eomme liant est l'acétate de polyvinyle ou PVA, car il n'empeehe pas la lubricité du verre ou ne dégage aucune fumée toxique lorsqu'on élève la température de la pièce å travailler à sa température de formage. Le PVA également ne laisse pas de résidu indésirable sur la pièce à travailler ou ne eause pas de dommage sur sa surface. Pendant qu'on chauffe la pièce à travailler à sa seconde température de formage présélectionnée d'environ 5930 C à environ 12600 C,- le PVA se dégagera sous forme de gaz entre 2040 et 2600 C, laissant seulement un léger résidu. Le lubrifiant du type verre résultant commence à se former ou devient fondu à partir d'environ 4820 C à environ 5930 C. Comme l'élévation de température d'environ 2040 C à environ 5930 C prend seulement 30 secondes lorsqu'on chauffe par une bobine d'induction électrique, on ne note aucune perte de lubrifiant. En général, la composition précurseur préférée comprend d'environ 74 à 76 % en poids d'acide borique (E3B03), 10-25 % en poids de borax (Na2 B4 03 10H20 et 2-10 % en poids d'acétate de polyvinyle. Un exemple qui s'est révélé intéressant comprend 76 % en poids de H3B03 22 % en poids de borax de 2 % en poids de PVA. Cette composition est de préférence pulvérisée eleetroftatiquement sur une pièce à travailler préchauffée à une première température sélectionnée de 1210 C pour obtenir un revêtement d'environ 1,5 mm d'Spaisseur. La pièce à travai: ler est alors chauffée à une seconde tempsrature de formage élevée présélectionné d'environ 5930 C à environ 12600 C et forgée à l'aide d'une matrice selon une configuration désirée. Les inspections subséquentes de la pièce à travailler et de la matrice ne révèlent aucune quantité appréciable dtéraflement de la piece à travailler ou d'usure de l'appareil. Fonctionnement C'est pourquoi, au cours de la mise en oeuvre du procédé selon cette invention, une pièce à travailler ferreuse est. préchauffée a une première tempérs ture présélectionnée d'environ 93 à environ 148 C. La pièce à travailler prêchai: fee est alors recouverte avec une composition précurseur présélectionnée, soit er la plongeant dans un lit fluidisé électrostatique, soit en la pulvérisant d'une manière éleetrostatique.La pièce à travailler recouverte possède alors un revête ment protecteur et peut entre stockée pour un traitement ultérieur dans un temps futur, ou si la programmation le permet, peut être traitée rapidement après le revetement. Le traitement ultérieur tel que le chauffage de la pièee à travailler à une seconde température de formage préséleetionnée d'environ 5930 à 12600 C transforme le revêtement protecteur en un revêtement de verre lubrifiant souhaité utile pour empêcher l'éraflement de la pièce à travailler quand cette pièce est formée dans des configurations choisies par emboutissage ou analogue. Ce qui precède décrit un nouveau procédé pour appliquer une composition précurseur sur une pièce à travailler ferreuse pour la protéger avant le formage et fournir'un revetement lubrifiant convenable au cours du formage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour appliquer une composition précurseur sur une pièce à travailler ferreuse qui doit etre formée selon une configuration présélectionnée par emboutissage à température élevée, caractérisé en ce qu'il eomprend les étapes de - préchauffage de la pièce à travailler à une première température présélectionnée d'environ 93 à environ 1480 C ; et - revêtement de la pièce a travailler préchauffée avec une composition précurseur comprenant 74 à 76 % en poids d'oxyde de bore 10 à 25 % en poids de borate de métal alcalin ; et 2 à 10 % en poids de plastique thermodurcissable, les pourcentages entant choisis pour un total de 100 %. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde de bore est l'acide borique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ee que le borate de métal alcalin est le tétraborate de sodium hydrate sous forme de borax. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plastique thermodurcissable est le PVA. 5 Procédé selon la revendication 4, earaetérisé en ce que la pièce à travailler préehauffée est recouverte en l'imxergeant dans un lit fluidisé elec- trostatique contenant la composition. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisE en ce que la pièce à travailler préchauffée est recouverte en la pulvérisant électrostatiquement avec la composition. 7. Procédé selon la revendication 6, caraetérisé en-ce que le revêtement pulvérisé a une épaisseur de 1,5 mm. 8. Procédé selon la revendication f, earaetérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire de chauffage ultérieur de la pièce à travailler à une seconde température de formage présélectionnée d'environ 593 a environ 12600 C.