Brevet FR2358228A1 — publié le 19780210

L'invention concerne des assemblages cylindriques'en métaux réfractaires et leur procédé de fabrication. On connait déjà les métaux réfractaires ou carbures cémentés obtenus par frittage d'un mélange de poudres de carbure de tung stène, de cobalt, etc., dont les réserves terrestres sont limitées. Lorsque le métal réfractaire est destiné à l'usinage, il est nécessaire de disposer d'un ensemble comprenant l'outil d'usinage et son calibre de forme, afin d'assurer à la fois sa résistance à l'écrasement et sa ténacité. D'autre part, la zone efficace de l'outil servant à usiner une pièce se limite généralement à une faible portion de la surface de l'outil. En éliminant par aiguisage la zone déformée ou usagée, on restaure l'outil pour un usage ultérieur. Par exemple, pour réutiliser un cylindre de 150 mm de diamètre, il faut l'aiguiser d'environ 2 mm par cycle d'usage et lorsque le diamètre est réduit à 140 mm après 5 cycles d'usage et d'aiguisage, le cylindre est à mettre au rebut, ce qui constitue un gaspillage. Afin d'obtenir une couche de métal réfractaire intégrée autour d'un corps interne tel que rouleau, cylindre, pilier ou arbre de métal réfractaire, qui a été usé, ou afin de combiner intégralement une couche externe avec un corps interne de compositions différentes, il existe un procédé connu selon lequel on ajuste la face externe d'un métal réfractaire fritté autour d'un corps interne, qu'on intègre l'un à l'autre par application d'une pression élevée, à une température supérieure ou inférieure aupoint de frittage. Cependant, selon cette méthode, il est nécessaire d'ajuster avec une haute précision la couche externe de métal réfractaire autour du corps métallique interne, ce qui implique non seulement un cotit élevé, mais encore un usinage compliqué des métaux. Ensuite, il faut traiter l'ensemble à température et sous pression élevées, ce qui nécessite l'emploi d'un appareil spécifique tel qu'une presse à chaud ou une presse statique et à chaud, ce qui entralne un coût de production très élevé. Cependant, si l'on prépare l'assemblage métallique, de façon moins onéreuse, par soudage, il présente l'inconvénient d'avoir une zone soudée qui est faible et facilement détachable. L'invention a pour objet d'éviter les inconvénients précités en permettant d'obtenir un assemblage cylindrique de métal réfractaire, comportant un manchon de métal refractairef fermement ajusté à un cylindre, arbre ou corps semblable. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un assemblage cylindrique de métal réfractaire1 selon lequel on utilise la force de contraction due au frittage d'un moulage composé d'une poudre de métaux réfractaires ou au frittage d'un moulage pré-fritté, ajusté autour du corps cylindrique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip tion détaillée qui suit et a l'examen des exemples et dessins annexés, qui représentent divers modes de réalisation suivant l'invention. Sur ces dessins les figures 1 et 2 sont des vues en coupe illustrant une première mise en oeuvre du procédé d'obtention de l'assemblage cylindrique selon l'invention; les figures 3 et 4 sont des. vues en coupe illustrant une autre mise en oeuvre du procédé selon l'invention; les figures 5 à 7 sont des vues en coupe illustrant enCore une autre mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Sur les figures 1 et 2, le rouleau, cylindre1 pilier ou arbre de métal réfractaire 10 est entouré du manchon de métal réfractaire 20' qui doit lui être adapté de façon étroite et strie. On prépare d'abord un moulage 20, dont la surface interne périphérique 21 s'adapte â la forme de la surface périphérique externe 11 de l1élément cylindrique 10, par moulage d'un mélange de poudres des métaux réfractaires. Le moulage 20 peut être pré- fritté à une température relativement basse. On place le moulage 20, pré-fritté ou non, concentriquement autour de l'élément cylindrique 10, comme représenté à la figure 1, puis on fritte; il en résulte que le moulage 20 se contracte en un manchon 20' qui adhere intégralement à la face externe périphérique de l'élément cylindrique 10, pour former l'assemblage cylindrique. Le moulage 20, pré-fritté ou non, est facilement usinable pour épouser la forme de l'élément cylindrique 10, car il est relativement mou. Cependant, a cause de la présence dioxydes ou d'une certaine rugosité sur la surface du métal réfractaire, il peut exister des vides, ou zones non jointives, à l'interface entre lXélément cylinGrlque 10 et le manchon 20'. Afin d'obvier a de telles défectuosités, on peut soumettre l'assemblage cylindrique à un traitement ultérieur dans un gaz tel que l'argon, à température et sous pression élevées, afin de remplir les vides ou zones non jointives et d'obtenir un ensemble parfaitement intégré. Comme représenté sur les figures 3 et 4, le moulage 20 peut comporter sur sa face périphérique, des rainures annulaires 22, qui, après frittage, forment des rainures annulaires correspondantes 22' permettant l'enroulement de fils d'acier, par exemple. On peut conférer diverses autres formes désirables à la face externe périphérique du moulage 20, pré-fritté ou non, par usinage. Outre les vides ou zones non jointives inévitables, dus à la présente d'oxydes ou de rugosités sur la surface du métal réfractaire, le corps cylindrique 10 peut comporter des rainures annulaires 12, ou autres cavités sur sa surface périphérique externe Il, comme représenté sur la figure 5. Dans ce cas, la surface périphérique interne 21 du moulage 20 ne doit pas nécessairement être conformée pour épouser la surface périphérique externe 11, comme le montre la figure 5. Après. frittage, l'assemblage cylindrique présente encore des vides à l'interface entre le corps cylindrique 10 et le manchon 20' comme représenté sur la figure 6. Dans ce cas, le traitement par un gaz tel que précédemment décrit, est efficace pour complètement remplir les vides par l'alliage fritté du manchon 20', comme représenté sur la figure 7. Bien que non représenté sur le dessin, le corps cylindrique 10 peut comporter des élévations annulaires ou autres projections sur sa surface périphérique 11. Dans ce cas également, la surface périphérique interne 21 du moulage 20 ne doit pas nécessairement présenter une forme complémentaire de ladite surface périphérique externe 11. Apres frittage, on peut traiter l'assemblage cylindrique par un gaz comme précédemment décrit. L'invention sera mieux comprise a la lecture des exemples non limitatifs suivants. Dans ces exemples, les pourcentages sont indiqués en poids, sauf mention du contraire. EXEMPLE 1 On prépare un pilier cylindrique fritté, d'un diamètre de 50 mm et d'une hauteur de 40 mm, en un métal réfractaire composé de carbure de tungstène et de 20% de cobalt Par ailleurs, on moule sous pression un mélange de poudres de carbure de tungstène et de 208 de cobalt, sous une pression de 1,5 t/cm2 pour former un moulage cylindrique d'un diamètre interna de 61 mm, d'un diamètre externe de 70 mm et d'une hauteur de 50 mm. On place le pilier de métal réfractaire concentriquement aans le moulage cylindrique et on chauffe dans un four à vide à 13400C pendant une heure, pour obtenir un assemblage cylindrique réfractaire, d'un diamètre de 57,4 mm et d'une hauteur de 40 mm.L'examen de l'interface entre le pilier et le moulage décèle une intégration parfaite sans aucun défaut EXEMPLE 2 On répète le processus de l'exemple 1, sauf qu'à la place du four à vide, on emploie un four à hydrogène pour le frittage; on obtient un assemblage cylindrique semblable à celui de l'exemple 1, présentant les mêmes qualités. EXEMPLE 3 On usine un corps cylindrique réfractaire fritté composé de carbure de tungstène et de 18% de cobalt, a un diamètre externe de 140 mm, un diamètre interne de 60 mm et une hauteur de 81 mm. Par ailleurs, 'on moule sous pression un mélange de poudres de carbure de tungstène et de 15% de cobalt, sous une pression de 1,2 t/cm2, pour former un moulage cylindrique d'un diamètre externe de 180 mm, d'un diamètre interne de 168 mm et d'une hauteur de 97 mm. On place le corps cylindrique réfractaire concentriquement dans le moulage cylindrique et on chauffe à 1360 c pendant une heure, pour obtenir un assemblage cylindrique réfractaire d'un diamètre externe de 149,7 mm, d'un diamètre interne de 59,9 mm et d'une hauteur de 80 mm. L'examen de l'interface entre le corps cylindrique et le moulage décèle une intégration parfaite sans aucun défaut EXEMPLE 4 On forme une rainure d'une largeur de 1 mm et d'une profondeur de 1 mm au centre de la surface périphérique externe d'un pilier réfractaire fritté, dont le diamètre est de 60 mm et la hauteur de 40 mm, composé de carbure de tungstène et de 10% de cobalt. On moule sous pression un mélange de poudres de carbure de tungstène et de 10* de cobalt, sous une pression de 1 t/cm2 pour former un moulage cylindrique d'un diamètre externe de 90 mm, dlun diamètre interne de 75 mm et d'une hauteur de 51 mm. On place le pilier réfractaire concentriquement dans le moulage cylindrique et on chauffe, sous atmosphère d'hydrogène, à 13800C pendant une heure pour obtenir un assemblage cylindrique, d'un diamètre externe de 71,5 mm, et d'une hauteur de 40 mm. L'examen révèle l'existence d'un vide, dA à la rainure, à l'interface entre le pilier et le moulage. On traite ensuite l'assemblage cylindrique, sous atmosphère d'argon, à 13400C, sous une pression de 200 atm., pendant 10 minutes, pour obtenir l'élimination com plète du vide. EXEMPLE 5 On prépare un pilier fritté d'un diamètre de 50 mm et d'une hauteur de 40 mm, d'un métal réfractaire composé de carbure de tungstène et 20% de cobalt. Par ailleurs, on moule sous pression un mélange de poudres de carbure de tungstène et 20% de cobalt, sous une pression de 1,5 t/cm2 pour former un moulage cylindrique d'un diamètre interne de 61 mm, d'un diamètre externe de 70 mm et d'une hauteur de 50 mm, dont on usine la surface périphérique externe à une forme convenable. On place le moulage cylindrique concentriquement autour du pilier réfractaire et on chauffe dans un four à vide à 13400C pendant une heure, pour obtenir un assemblage cylindrique réfractaire d'un diamètre externe de 57,4 mm, et d'une hauteur de 40 mm, dont la surface périphérique externe conserve la forme du moulage cylindrique.L'examen de l'interface entre le pilier et le moulage décèle une intégration parfaite sans aucun défaut. Selon l'invention, on peut manchonner étroitement un moulage de métaux réfractaires autour d'un cylindre ou corps semblable réfractaire, en utilisant l'effet de contraction dl au frittage du moulage. L'invention convient particulièrement pour la restauration de cylindres, piliers, arbres ou corps semblables, usés, en métal réfractaire, permettant de la sorte une économie de matières relativement rares, telles que le tungstène et le cobalt. Une telle restauration peut être effectuée selon un procédé simple et peu onéreux. L'invention s'applique non seulement à un moulage dont la composition est la même que celle du corps cylindrique, mais encore à un moulage de composition différente. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples donnés ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envi sagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un assemblage cylindrique réfractaire, caractérisé en ce que l'on moule un mélange de poudres réfractaires sous forme d'un moulage cylindrique; et l'on fritte ledit moulage autour du corps cylindrique réfractaire, pour contracter ledit moulage en un manchon s'adaptant étroitement et fermement à la surface périphérique externe du corps cylindrique, pour former l'assemblage cylindrique réfractaire. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on traite en outre l'assemblage cylindrique réfractaire a température élevée et sous une pression gazeuse élevée, pour éliminer les vides existant a l'interface entre le corps cylindrique et le manchon. 3.- Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moulage est pré-fritté avant d'être adapté autour du corps cylindrique. 4.- Assemblage cylindrique réfractaire, caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique réfractaire et un manchon s'adaptant étroitçment et fermement à la surface externe périphérique d'un corps cylindrique, par contraction par frittage d'un moulage cylindrique creux en métaux réfractaires, ajusté autour du corps cylindrique. 5.- Assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'assemblage est en outre traité à température élevée et sous une pression gazeuse élevée. 6.- Assemblage selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le moulage est pré-fritté.