Brevet FR2474949A1 — publié le 19810807

DESCRIPTION Perfectionnement à la réalisation de tubes composites comportant notamment des revêtements intérieurs protecteurs améliorant leurs caractéristiques au plan de la résistance à l'abrasion,à la corrosion chimique ou à la résistance aux températures élevées. La présente invention,permet de réaliser des revêtements intérieurs de tubes sans pratiquement de limitation quant à la géométrie des tubes habituellement requis dans le cadre des nécessités industrielles actuelles. Ces revêtements peuvent être obtenus par les procédés actuellement connues de métallisation,de soudage,de dépôts obtenus par réaction chimique ou par électrolyse. La présente invention se rapporte notamment aux tubes métalliques revêtus intérieurement d'alliages durs résistants à l'usure par abrasion et mis en oeuvre dans les presses t pour extrusion de matières plastiques ou de caoutchouc. La réalisation de tubes composites métalliques ou non avec un revêtement intérieur,présentant des caractéristiques améliorées,sont réalisées par diverses techniques(Métallisation,soudage,dépôts en phase vapeur,dépôts par réaction chimique etc... )où l'on traite directement l'intérieur du tube support. On connait ainsi les techniques de soudage ou plutôt de brasage à haute température où l'on introduit par métallisation ou tout autre technique un alliage adapté à l'intérieur d1un tube métallique aux qualités requises,puis à porter celui-ci en température pour obtenir une liaison métallurgique entre l'alliage à l'intérieur et le tube extérieur.Diverses variantes existent pour le chauffage:à l'intérieur d'un four,par induction. La régularité du dépôt étant obtenue en régle générale, par une rotation du tube provoquant la centrifugation de l'alliage.Les dispositifs permettant d'atteindre ce résultat sont compliqués,particulièrement pour éviter une déformation excessive des tubes. On voit immédiatement les limitations de ces procédés 1 - Alliage fondant à température inférieure au tube support. 2 - Alliage présentant des caractéristiques phy sico-chimiques auto-décapantes,pour que la liaison métallurgique soit correctement réa lisée. 3 - Risque de déformations importantes. On connaît également les techniques de métallisation utilisant des appareillages conventionnels,à savoir pistolet métalliseur à flamme chimique alimenté par fils métalliques,cordons de métallisation ou par poudre d'alliage métallique ou de céramique et pistolet,dit à plasma,alimenté par des poudres d'alliages métalliques ou de céramique ou par leur combinaison. La principale difficulté réside dans la nécessité d'in- troduire le jet de particules fondu,à l'intérieur du tube. Les dispositifs parfois mis en oeuvre pour pallier ces inconvénients,entrainent fréquemment une baisse des performances des revêtements ainsi obtenus(Buse à jet dévié,notamment dans le cas des pistolets métalliseurs à fils ou cordons). Mentionnons enfin,que les appareillages Plasma,de part leur conception se prêtent très mal à la réalisation de métallisation à l'intérieur d'alésage. Le procédé selon l'invention permet d'éviter les inconvénients dû à la nécessité de travailler à l'intérieur d'un tube .11 permet,en effet,de travailler dans un premier temps à l'extérieur sur une pièce intermédiaire qui disparaitra au cours du traitement ultérieur.La réalisation du revêtement dans ces conditions ne posant,évidemment,aucune difficulté particulière. Selon une première variante,le procédé consistera à réaliser par soudage traditionnel arc électrique ou flamme, un dépôt sur un cylindre métallique (1) de l'alliage (2) que l'on désire avoir ensuite à l'intérieur du tube.On notera toutefois,que le diamètre (D) de cette pièce intermé diaire sera très proche du diamètre intérieur final,recherché pour la pièce définitive.(Fig. 1) Le procédé selon l'invention prend un intérêt tout particulier,lorsque le rechargement ainsi réalisé,présente de grande difficulté pour être réusiné ou rectifiétC'est particulièrement le cas des rechargements,comportant une grande concentration en carbure de tungstène fondu.Dans ce cas,le procédé selon l'invention consiste à réaliser dans un deuxième temps,un rechargement également par soudage,d'un alliage facilement réusinable,par exemple du laiton(3).0n réalise enfin un réusinage du laiton pour obtenir une surface cylindrique géométriquement définie.(Fig. 3) Le cylindre ainsi obtenu est alors emboîté à l'intérieur du tube final. (4) L'assemblage des deux cylindres peut être réalisé suivant diverses techniques.Dans notre cas,nous avons réalisé un brasage arec un alliage d'argent avec un chauffage par iuduction.(Fig. 5) La brasure d'argent(6) présente une grande fluidité particulièrement intéressante dans ce cas,pour que,par un effet de capillarité,l'intervalle entre les deux tubes soit parfaitement rempli.(Inducteur 5) Après l'assemblage des deux tubes,on usine l'alésage jusqu'à ce que l'on vienne affleurer le rechargement.Dans le cas d'un rechargement contenant une grande proportion de carbure de tungstène,la finition doit être effectuée à la r,Îeule.(Fig 6) Dans ce cas précis,la quantité à usiner de rechargement à base de carbure de tungstène sera extrêmement limité.On imagine que,même dans le cas où le cylindre à revêtir,est de grande dimension et où l'on aurait pu effectuer un rechargement direct par soudage sur le cylindre(4),la dépense pour la rectification est considérable .11 est en effet nécessaire d"éliminer les irrégularités du dépôt par soudage et cela a pour conséquence de réusiner 3 à 4 mm dun rechargement à base de carbure de tungstène. L'expérience montre que le cotit dune telle opération est considérable. Selon une deuxième variante,le procédé consistera à réaliser sur un cylindre métallique (i) Fig 7,une metallisation au chalumeau plasma de rechargement (2) de carbure de tungstène de Imm d'épaisseur environ Le cylindre présentant comme dans ltexemple précédent la caractéristique d'avoir un diamètre extérieur très proche du diamètre intérieur final,recherché dans l'alésage. Dans un deuxième temps un alliage mou (3) sera métallisé sur la première métallisatîon(laiton,cuivre,nickel Fig 8).Comme précédemment,cet alliage sera réusiné pour obtenir une surface géométriquement définie,(Fig 3)Ltajus- tement des deux tubes réalisés pourra être réalisé par brasage ou tout autre technique,en fonction des conditions de service de la pièce. R F V E N D T G # T I O N J Procédé de réalisation de tubes métalliques composites comportant un rechargement intérieur protecteur améliorant les caractéristiques du tube quant à sa résistance à l'abrasion, à la corrosion chimique et aux températures élevées. tecllarge- ment s réalisés par des techniques connues de soudage ou de métallisation. 10) Procédé se caractérisant par mi report,d'un rechargement réalisé à ltextérieur d'un premier tube, sur un deuxième tube définitif avec l'interpositsmn d'un alliage tendre intermédiaire entre le rechargement et le tube à protéger. 20) Procédé selon la revendication I permettant la réalisation de rechargement intérieur de tube à l'aide d'un alliage composite., comprenaltit des grains de carbure de tungstène fondu liés par une brasure nickel, chrome, bore et silicium, et comportant une sous-couche d'alliage tendre en laiton. Assemblage des deux tubes réalisé par un brasage, avec apport d'un alliage à grande fluidité et chauffé par induction. 30) L'assemblage des duux tubes pourra être réalisé par un coincement obtenu par le frettage du tube extérieur sur le tube intérieur. Pour réaliser cet assemblage il sera nécessaire d'usiner intérieurmment le tube externe à une dimension plus faible que la pièce mnterne. Le tube externe sera alors chauffes de manière homogène, de préférence par induction pour obtenir une augmentation de ses dimensions permettant l'assemblage des deux pièces. Au refroidissement la contraction du tube externe entraînera un serrage important sur la pièce interne.