Brevet FR2445751A1 — publié le 19800801

L'invention est relative à un perfectionnement des électrodes. ou fils fourrés pour rechargements durs, effectués à l'arc. Une des techniques classiques utilisées pour le rechargement dur de pièces travaillant dans des conditions sévères d'usure par abrasion, ou devant présenter au moins localement, une dureté superficielle élevée, consiste à déposer, par fusion, sur ces pièces une couche constituée d'une dispersion d'un matériau dur et réfractaire dans une matrice métallique de nature appropriée. Dans cette technique, connue de l'homme de l'art, les matériaux durs et réfractaires utilisés ont généralement une dureté supérieure à 1500 HV, et une température de fusion supérieure à 18000C ; ils sont en particulier cons titués par des carbures, nitrures ou carbonitrures, siliciures, borures etc ... simples ou mixtes des éléments des groupes IV à VI de la classification péri on dique. Dans le reste de la description, ces matériaux seront désignés par "carbure". La matrice métallique est généralement de nature voisine ou tout au moins contient le même élément de base que celui du substrat métallique à relfê- tir. Ces fils fourrés et électrodes sont souvent constitués d'un tube métal lique, par exemple en fer ou en acier spécial, rempli de grains calibrés de "carbure" et éventuellement de divers produits d'addition jouant par exemple un rôle de désoxydant ou de liant. Le tube métallique est de longueur limitée lorsqu'il s'agit d'électrodes, et de grande longueur dans les fils fourrés. De tels tubes fourrés donnent d'assez bons résultats dans le cas d'un dépôt au chalumeau, et conduisent à des revêtements dans lesquels la matrice métallique ne dissout qu'une faible quantité de "carbure". Cette légère dissolution peut d'ailleurs être favorable à l'obtention d'une dureté de matrice élevée. Par contre, dans le cas d'un dépôt à l'arc d'une telle électrode, la dissolution du "carbure" est très importante, ou même presque totale, et les revêtements présentent une résistance à l'usure moindre que celle des dépôts réalisés au chalumeau. Il se trouve par ailleurs que la technique de dépôt à l'arc est plus simple et plus intéressante à mettre en oeuvre que celle qui utilise le chalu n eau, ne serait-ce qu'en raison des exigences d'approvisionnement en gaz qu'in plique cette dernière. Pour cette raison de nombreux spécialistes des produits de rechargement dur s'intéressent à la mise au point d'électrodes déposables à l'arc et conduisant à des dépôts équivalents ou supérieurs à ceux que l'on obtient à l'aide d'un chalumeau. A notre connaissance, aucune solution valable n'avait encore été trouvée à ce problème important, qui se trouve résolu par la présente invention. Cette invention consiste en un revêtement de la face interne du tube tel qu'il y ait mauvaise conduction électrique entre le tube formant gaine et la charge de remplissage, et que la conduction préférentielle par la gaine métallique subsiste sur toute la longueur de l'électrode lors du dépôt de cette dernière. Un tel revêtement est de préférence constitué de composés réfractaires du type céramique tels que silice, alumine, magnésie, etc... de leurs composés ou leur mélange. Il est également préférable que le point de fusion du revêtement soit supérieur ou égal à celui du matériau métallique constituant la gaine. Le revêtement interne du tube est tel qu'il ne diminue en rien la qualité du dépôt. Il peut s'éliminer dans l'arc, ou fondre et se retrouver dans le laitier recouvrant le dépôt ou encore entrer dans la composition du dépôt sans en perturber la qualité. L'avantage essentiel de l'invention est que le dépôt obtenu contient les "carbures" de l'électrode ou du fil fourré à l'état non dissous. Cependant, l'invention présente d'autres avantages complémentaires - l'âme du fil fourré ou de l'électrode suivant l'invention peut être consti tuée par des produits mauvais ou non conducteurs de la chaleur ou de l'élec tricité. - dans le cas du dépôt à l'arc, il a été constaté que l'intensité nécessaire au dépôt était très inférieure à celle nécessaire au dépôt des électrodes four rées classiques. Il en résulte que la dilution par le métal du substrat est beaucoup plus faible que dans le cas d'une électrode normale, et que les pièces obtenues sont de meilleure qualité (moins de déformation de la pièce, et de défauts dans le dépôt). Dans une des réalisations préférentielles de l'invention, il est particulièrement avantageux que l'alliage constituant la gaine, porté à l'état liquide ne mouille pas (ou mal) le revêtement interne de celle-ci. Un fil fourré ou électrode conforme à l'invention (figure 1) est donc constitué - d'une gaine métallique (1) - d'un enrobage extérieur classique (2) - d'un remplissage interne de "carbure" (3) - et d'une couche mauvaise ou non conductrice de la chaleur et de l'électricité (4) interposée entre (I) et (3). L'invention sera mieux comprise et illustrée par l'exemple suivant. On prépare deux électrodes A et B pour rechargement dur à l'arc. - l'électrode A,classique, est constituée d'un tube en acier doux de diamètre interne 5 mm et de diamètre externe 6 mn rempli d'une poudre de carbure de tungstène fondu de granulométrie comprise entre 450 Vm et 1100 Um et ne con tient aucun produit d'addition de type désoxydant ou autre. Le rapport poids de carbure est de 2,7. poids d'acier Ce tube d'acier rempli de carbure est enrobé de façon classique, par exemple par un enrobage chargé en graphite. - l'électrode B est constituée du même tube d'acier doux que celui qui est uti lisé pour l'électrode A, mais ce tube est revêtu intérieurement selon l'inven tion d'une couche isolante d'épaisseur 150 Um. Cette couche isolante est obtenue en déposant sur la face interne du tube acier une certaine épaisseur d'un produit à base de silice et d'alumine (enduit ciment QF 180 de Carborundum) puis-en étuvant l'ensemble pour éliminer les produits volatils. Le tube acier revêtu de sa couche isolante est alors rempli de poudre de carbure de tungstène fondu de granulométrie comprise entre 450 pm et 1100 pm, puis transformée en électrode par un enrobage identique à celui de l!électrode A. Cette électrode B est caractérisée par les rapports suivants Poids d'isolant = 0,065 Poids de carbure = 2,3 Poids d'acier Poids d'acier On dépose à l'arc ces deux électrodes sur un même substrat : plaque d'acier doux de 100 mm x 100 mm et d'épaisseur 10 iman. Lès dépôts sont réalisés en courant alternatif avec règlage de l'in tensité au niveau minimum nécessaire pour un rechargement correct des supports en acier soit 200 ampères pour 1' électrode A 150 ampères pour l'électrode B Les cordons obtenus ont dans les deux cas une épaisseur de l'ordre de 3 à 4 nin. L'examen micrographique sur coupe des deux dépôts ainsi réalisés conduit aux résultats suivants. Sur la figure 2, qui correspond à l'électrode A, on peut remarquer que la dissolution des grains de carbure de tungstène (5) est pratiquement totale dans le dépôt (8). De plus, la fusion du substrat (7) est notable comme le montre la courbure de l'interface (6). Sur la figure 3, qui correspond à l'électrode B, au contraire, l'interface (6) est pratiquement rectiligne ce qui manifeste une très faible fusion du substrat (7) ; de plus, on constate la présence d'une grande densité de carbures de tungstène non dissous (5) dans la couche déposée (8). REVENDICATIONS 10) Electrode ou fil fourré pour rechargement dur constitué d'une gaine métallique contenant un remplissage en matériau dur et réfractaire sous forme divisée et éventuellement d'autres additifs, munie extérieurement d'un enrobage et caractérisé en ce que la surface interne de la gaine est séparée du remplissage par un revêtement mauvais ou non conducteur de la chaleur et de l'électricité. 20) Electrode ou fil fourré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement se consume sensiblement à la même vitesse que la gaine métallique. 30) Electrode ou fil fourré suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le revêtement a une température de fusion supérieure ou égale à celle de la gaine. 4 ) Electrode ou fil fourré selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le revêtement ne mouille pas ou mouille mal l'alliage ou le métal constituant la gaine, lorsque celui-ci est l'état liquide. 50) Electrode ou fil fourré suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, en cours de dépôt, le matériau du revêtement s'élimine, se sépare ou entre dans la composition du rechargement sans en affecter totable- ment les propriétés.