Brevet FR2408425A1 — publié le 19790608

La présente invention concerne la fixation d'une pièce d'attaque en matériau dur, par exemple en carbure de tungstène, dans un outil comme un outil de coupe, de fraisage, de havage, d'abattage, de forage et de rabotage, notamment pour constituer une pointe de travail de l'outil. La technique classique utilisée actuellement est la brasure de la pièce d'attaque en carbure de tungstène dans un logement de l'outil. Plusieurs types de brasure sont utilisés suivant l'usage prévu de l'outil. Ce procédé présente des inconvénients majeurs car il ne permet pas de procéder à tous les traitements thermiques souhaitables de l'outil après fixation de la pièce en matériau dur. Une autre technique connue, habituellement utilisée pour l'insertion de bâtonnets de carbure de tungstène sur les outils à molettes, consiste à réaliser un logement cylindrique dans l'outil en acier et à insérer à force le bâtonnet cylindrique de carbure de tungstène dans le logement à l'aide d'une presse hydraulique. Ce procédé est très coûteux car le batonnet et le logement doivent être usinés avec beaucoup de précision. En conséquence, ce procédé ne peut pas être appliqué économiquement aux outils fabriqués en grande série et d'un prix de vente modique. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients majeurs des techniques connues. Un but de l'invention est donc d'assurer la fixation d'une pièce d'attaque dans un outil, sans soudure, ni brasure, ni usinage de très grande précision de l'outil et de la pièce. Un autre but de l'invention est de rendre possible un traitement thermique et/ou le traitement de surface de l'outil avant mise en place de la pièce d'attaque, en améliorant considérablement la résistance à l'usure de la matière de l'outil. Selon l'invention, on réalise la fixation de la pièce d'attaque dans l'outil en déformant par sertissage le logement autour de la pièce, pour rendre cette dernière prisonnière et impossible à extraire. De préférence, la pièce d'attaque ou le logement de l'outil est réalisé en forme de tronc de cône, l'écart angulaire entre la pièce et la paroi du logement étant déterminé en fonction de la nature du matériau de l'outil et de ses possibilités de déformation ou sertissage. Selon des particularités de l'invention, on utilise l'un ou l'autre de plusieurs procédés de sertissage, en fonction de ltépaisseur de la paroi de l'outil et également en fonction de la nature de la matière première de cette paroi. Dans un cas, on réalise le sertissage en utilisant au moins un couple de rouleaux que l'on dispose contre deux cotés opposés de l'outil autour du logement et auxquels on imprime des forces radiales équilibrées dirigées vers le logement, en faisant ou non tourner l'outil sur lui-même. En variante, on impose aux rouleaux une translation le long des surfaces de l'outil contre lesquelles ils s'appuient pour matricer l'outil autour de la pièce d'attaque Dans un autre cas, on réalise le sertissage en coiffant l'outil autour du logement avec une forme appropriée et en pressant ou frappant cette forme dans le sens de l'enfoncement de la pièce d'attaque. L'invention sera expliquée ci-après en référence aux figures du dessin joint, la description et les figures mettant en évidence d'autres particularités de l'invention. Sur les figures - la figure 1 est une coupe axiale de l'extrémité d'un outil comportant une pièce d'attaque, avant sertissage; - la figure 2 est une coupe axiale de l'extrémité d'un outil comportant une pièce d'attaque, après sertissage; et - les figures 3 à 5 sont des coupes axiales illustrant différents dispositifs pour réaliser le sertissage. Sur les figures 1 et 2, on voit une extrémité d'un outil en acier 1 comportant un logement 2 dans lequel est introduit une pièce d'attaque 3 en carbure de tungstène. Le logement et la pièce ont avantageusement des formes générales de révolution. La pièce d'attaque 3 et/ou le logement 2 de l'outil est de préférence tronconique et l'angle 4 est choisi comme indiqué plus haut. Le sertis sage est obtenu par exemple par application d'une pression latérale sur l'outil autour du logement. Sur la figure 2, les flèches 5 désignent le sens d'application de la pression. Des dispositifs variés peuvent être utilisés pour le sertissage. Dans le cas des figures 3 et 4, le sertissage se fait à l'aide de rouleaux 6,- 7 imprimant une force radiale équilibrée de part et d'autre assurant ainsi le sertissage et le centrage de la pièce d'attaque dans le logement de l'outil, ce dernier étant mis en rotation sur lui-même. Si on le désire, les rouleaux sertisseurs sont animés d'un mouvement de translation (flèche 8) qui permet de matricer le métal support autour de la pièce d'attaque (figure 4). Pour obtenir un estampage ou forgeage de l'outil, on utilise (figure 5) une forme fermée 9, pressée ou frappée en direction axiale (flèche 10), cette forme assurant un forgeage de l'outil 1 et lui donnant sa forme définitive recherchée. Une particularité intéressante de ce dernier procédé est la faculté de faire varier la forme de forge 9 pour s'adapter à diverses formes géométriques de l'outil. L'importance fondamentale de cette invention est la simplification considérable de la fabrication des outils concernés par la présente invention. De plus, cette invention permet de faire un traitement thermique, suivant les règles de l'art, de l'outil, avant la mise en place de la pièce de matière dure. Ceci est d'une importance considérable dans le cas d'utilisation de pièce d'attaque en carbure de tungstène. En effet, lorsque ces pièces sont en place avant le traitement thermique de outil, il se produit vers 2500C une oxydation du cobalt contenu dans le carbure, ce qui réduit les caractéristiques prévues initialement. L'invention permet de s'adapter aux caractéristiques des matières premières les plus diverses grace aux sertis sage, matriçage et forgeage utilisés en faisant varier convenablement les pressions, vitesses ou force d'impact ou même les formes des outils utilisés pour réaliser ces différentes opérations. Suivant les caractéristiques des matières premières et en fonction du procédé choisi, le degré de matriçage ou forgeage de la structure de la matière première de l'outil est différent. Pour la majorité des outils utilisés en mines, carrières, forage de trous dans le sol et le rocher, rabotage de béton ou pierre et de chaussées en béton ou en bitume, le point critique est l'usure rapide de la matière-première de l'outil qui entoure la pièce d'attaque en carbure de tungstène. Gracie aux procédés définis dans la présente invention, on peut améliorer cette résistance simplement parce qu'on peut pratiquer sans dommage le traitement thermique et/ou le traitement de surface approprié pour l'outil. La forme tronconique n'est pas limitative. On peut avantageusement utiliser d'autres formes géométriques et munir la pièce d'attaque ou le logement de cannelures ou de reliefs, par exemple annelés ou en pas de vis. L'invention s'applique à toutes les formes d'outils, y compris aux outils plats. Selon les cas, on fait tourner ou l'on maintient fixe l'outil pendant le sertissage. L'invention n'est pas limitée à une matière particulière de pièce d'attaque. Actuellement la matière habituellement utilisée est le carbone de tungstène. Dans l'avenir, l'utilisation de céraniques est envisagée. REVENDICATIONS 1) Procédé pour fixer dans un logement d'un outil une pièce d'attaque en matériau dur,notamment une pièce en carbure de tungstène dans un logement d'un outil de coupe, de fraisage, de havage, d'abattage, de forage ou de rabotage, sans porter préjudice au traitement thermique que l'outil a subi avant introduction de la pièce d'attaque dans le logement de l'outil, caractérisé en ce qu'on déforme par sertissage le logement autour de la pièce, pour rendre cette dernière prisonnière du logement et impossible a extraire. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on donne a la pièce et/ou au logement une forme en tronc de cône. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on munit la surface latérale de la pièce et/ou la paroi du logement de l'outil de reliefs et/ou de cannelures latérales. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits reliefs ou cannelures constituent un pas de vis. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'on réalise le sertissage en utilisant au moins un couple de rouleaux que l'on dispose contre deux côtés opposés de l'outil autour du logement et auxquels on imprime des forces radiales équilibrées dirigées vers le logement. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait tourner l'outil sur lui-même pendant le sertissage. 7) Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on impose aux rouleaux une translation le long des surfaces de l'outil contre lesquelles ils s'appuient pour matricer l'outil autour de la pièce. 8) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise le sertissage en coiffant l'outil autour du logement avec une forme appropriée et en pressant ou en frappant cette forme selon l'axe du logement, sans rotation relative de l'outil et de la forme. 9) Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 5 a 7, caractérisé en ce qu'il comprend des rouleaux de sertissage, des moyens pour presser les rouleaux contre l'outil et, éventuellement, des moyens pour faire tourner l'outil sur lui-même. 10) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens pour déplacer les rouleaux sur l'outil le long du mouvement. 11) Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une forme de sertissage apte à coiffer l'outil autour du logement de la pièce d'attaque et des moyens pour presser ou frapper cette forme selon l'axe du logement.