Brevet FR2495525A1 — publié le 19820611

La présente invention se rapporte aux matériaux de soudage et a notamment pour objet un procédé de fabrication de fil en poudre. Elle peut entre utilisée en particulier pour la production, à partir de poudres, de fils à souder et de fils de rechargement par soudage. On connais à l'heure actuelle plusieurs procédés de fabrication de fil en poudre, parmi lesquels on peut citer, par exemple, le procédé décrit par I.K. Pokhodnya, A.M. Suptel et V.N.Shlepakov dans l'ouvrage "Svarka poroshkovoi provoloki" (Kiev, "Naukova dumka", 1972, pp. 128-137), lequel procédé consiste d'abord à donner à une bande métallique laminée à froid la forme d'un auget, que l'on remplit ensuite d'une charge en poudre et que l'on soumet au façonnage pour en obtenir un tube, la charge occupant tout le volume intérieur dudit tube. Ensuite le tube contenant la charge subit un étirage multiple en vue de compacter la charge et d'obtenir un fil de diamètre voulu. Ce procédé nécessite que les dimensions de la bande métallique (épaisseur et largeur) soient choisies respectivement de façon que où h est l'épaisseur de la bande métallique k est un coefficient qui dépend du taux de réduction totale de la section du fil rempli de charge, et qui varie de 0,75 à I d est le diamètre voulu du fil à obtenir K est le coefficient de remnlissaze du fil. déterminé r - ~ d'après le rapport étant la ch masse de la charge contenue dans le fil et tb étant la masse de la bande formant le fil est la masse spécifique du matériau formant la bande " est la masse volumique de la charge ch et que : B = (D où:: B est la largeur de la bande métallique D est le diamètre extérieur du tube, qui est égal à 2 3Test égal à 3,14. On sait que, lors de la fabrication de fil en poudre, les conditions de sa déformation sont déterminées essentiellement par le caractère de la résistance de la charge en poudre à la compression et à la traction. Toutes les substances pulvérulentes, y compris les charges en poudre, opposent une résistance aux efforts de compression et ne peuvent opposer aucune résistance aux efforts de traction. Pour cette raison, et du fait que la résistance à la traction n'est opposée, lors de l'étirage, que par la gaine du fil, on est obligé,pOureviirlanRture du fil, de diminuer le taux de réduction unitaire le long de la voie d'étirage, ce qui,à son tour, rend le processus d'étirage lui-meme moins productif. D'autre part, le fait d'abaisser le taux de réduction unitaire le long de la voie d'étirage a pour résultat une baisse des pressions spécifiques dans la zone de déformation, d'où la présence d'une couche plus épaisse de graisse technologique sur la surface du fil étiré. Cela, à son tour, pose un certain nombre de problèmes pour l'utilisation des fils ainsi obtenus. Par exemple, les flexibles des soudeuses automatiques sont rapidement obstrués par la graisse qui se détache de la surface du fil.Lors du soudage, la graisse brèle en dégageant une quantité importante de produits de combustion nocifs, ce qui nuit aux conditions de travail et exige que des moyens appropriés de protection et de ventilation soient mis en jeu. En outre, la tendance du métal de la soudure à devenir poreux staccroit, ce qui altère les propriétés mécaniques de l'assemblage soudé. En cas d'élimination de la graisse de la surface du fil par exemple par une technique de calcination, on assiste à une augmentation sensible des frottements du fil contre les parois intérieures du flexible de la soudeuse automatique, ce qui empêche l'avancement dudit fil lors du soudage. Les graisses spéciales employées pour le graissage des parois intérieures du flexible ne permettent l'avancement du fil à l'intérieur dudit flexible qu'à une vitesse de 150 à 250 m/h. Mais aux vitesses les plus utilisées d'avancement du fil le long du flexible (dans les limites de 300 à 500 m/h), on voit diminuer l'effi- cacité des graisses mentionnées et augmenter la consommation de celles-ci, ce qui entralne finalement une augmentation du cotit des travaux de rechargement et du métal de rechargement lui-mme. L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de mettre au point un procédé de fabrication de fil en poudre, dans lequel les opérations à effectuer et leurs régimes seraient choisis de façon à assurer une haute stabilité du processus d'étirage, en même temps que des taux élevés de déformation totale et de déformation unitaire. Le problème ainsi posé est résolu en ce que le procédé de fabrication de fil en poudre, du type consistant à déformer une bande métallique laminée à froid de manière à lui donner la forme d'un auget, à remplir l'auget ainsi obtenu d'une charge en poudre et à le façonner ensuite pour en obtenir un tube que l'on soumet à un étirage multiple, est caractérisé, selon l'invention, en ce que l'auget est rempli de charge de sorte que celle-ci occupe un volume allant de 5 à 65 96 du volume de la cavité du tube à façonner, et l'étirage du tube rempli de charge est exécuté de telle manière que le taux de réduction totale soit de 70 à 95 %, et le taux de réduction unitaire le long de la voie d'étirage, de 20 à 45 %, l'épaisseur (1) et la largeur (2) de la bande étant choisies respectivement de façon que ou h est l'épaisseur de la bande métallique k est un coefficient dépendant du taux de réduction totale de la section du fil rempli de charge et qui varie de 0,9 à 2,25 d est le diamètre voulu du fil à obtenir est bestla masse spécifique du matériau formant la bande tch. est la masse volumique de la charge X;;r est le coefficient de remplissage du fil Kir c est le coefficient de remplissage de la cavité du tube, qui varie de 0,05 à 0,65 et que B = (D - h) # (2) où B est la largeur de la bande métallique D est le diamètre extérieur du tube, qui est égal à 2Kd rest égal à 3,14. Le fait de ne remplir que partiellement la cavité du tube métallique de charge en poudre (5 à 65 % du volume de la cavité) a pour résultat que, jusqu'à une certaine valeur du taux de réduction totale, ladite charge ne participe pas du tout à la résistance du fil à la déformation. Le degré de compactage de la charge en poudre peut être soit plus faible que dans le cas de la solution technique connue décrite plus haut, soit la mme,mais dans le cas d'un diamètre plus réduit du fil. Cela permet d'élargir la marge de plasticité du fil en poudre, d'où la possibilité d'étirer ledit fil avec un pourcentage important de réduction totale (de 70 à 95 56) et de réduction unitaire le long de la voie d'étirage (de 20 à 4556). Le fait d'appliquer des taux élevés de réduction totale, dans les limites revendiquées, permet à son tour d'obtenir un fil en poudre de diamètre voulu à partir d'une pièce brute plus grande que dans le cas de la technique antérieure, c'est-à-dire d'utiliser à cette fin une bande métallique plus large et plus épaisse. D'autre part, cela permet d'obtenir des fils en poudre de faible diamètre à partir de bandes de type répandu et facilement transformable. Lorsqu'on dépasse la limite supérieure du taux de réduction totale de la section de la pièce brute pendant l'opération d'étirage de celle ci, cela aboutit à une diminution de la marge de plasticité du fil. Le fait d'étirer le fil avec un taux de réduction unitaire important, dans les limites revendiquées, permet d'opérer sous de hautes pressions spécifiques dans la zone de déformation, d'où les quantités plus faibles de graisses sur la surface du fil obtenu. Lorsqu'on dépasse la limite supérieure du taux de réduction unitaire le long de la voie d'étirage de la pièce brute, cela aboutit à la rupture du fil. Pour obtenir un fil en poudre suivant le procédé conforme à l'invention, on opère de la manière suivante. Pour fabriquer le fil de diamètre voulu et à coefficient prédéterminé de remplissage, on calcule d'abord les dimensions de la section transversale de la bande métallique laminée à froid (épaisseur et largeur) respectivement suivant la relation où h est l'épaisseur de la bande métallique k est un coefficient dépendant du taux de réduction totale de la section du fil rempli de charge, et qui varie de 0,9 à 2,25 d est le diamètre voulu du fil à obtenir zb est la masse spécifique du matériau formant la bande tch est la masse volumique de la charge Kr est le coefficient de remplissage du fil Kr c est le coefficient de remplissage de la cavité du tube, qui varie de 0,05 à 0,65 et la relation B = (D - h) Xr où B est la largeur de la bande métallique D est le diamètre extérieur du tube, qui est égal à 2Kd # est égal à 3,14. Plus le diamètre du fil à obtenir est faible, plus le coefficient Kir c à choisir est bas(toutes conditions églaes par ailleurs). La valeur calculée de l'épaisseur de la bande métallique est arrondie jusqu'à la plus proche épaisseur standardisée en allant dans le sens de la diminution, tandis que la valeur calculée de la largeur de la marche de la bande doit autre arrondie jusqu'à la plus proche largeur standardisée dans le sens de l'augmentation. La bande métallique arrive, à partir d'un rouleau placé dans un dispositif de déroulement, entre les galets de façonnage, où elle prend la forme d'un auget que l'on remplit ensuite, à l'aide d'uredoseuse, de charge en poudre. La quantité de charge est choisie de façon à obtenir une valeur F prédéterminée, les dimensions de la bande assurant à leur tour une valeur Kr c prédéterminée. Ensuite l'auget rempli de charge est façonné de manière à en obtenir un tube que l'on soumet alors à un multiple étirage sur des bancs d'étirage continus à voie rectiligne pour amener ledit tube au diamètre voulu. L'étirage du the eicpéré de sorte que le taux de réduction totale de sa section soit dans les limites de 70 à 95 56, et que le taux de réduction unitaire le long de la voie d'étirage soit dans les limites de 20 à 45 56. Pour évaluer la qualité du fil, on détermine la teneur en gaz du métal de rechargement. L'analyse gazeuse des échantillons est exécutée par la technique de fusion sous vide qui fournit des résultats reproductibles sur la teneur en azote, en oxygène et en hydrogène résiduel. La teneur en hydrogène diffusé est déterminé en obtenant des échantillons composites spéciaux de métal de rechargement que l'on place ensuite dans des eudiomètres sous recouche de glycérine. Pour exécuter les opérations de rechargement à l'aide du fil en poudre obtenu par le procédé de l'invention, on a recours à une soudeuse automatique munie d'un étau à mâchoires en cuivre refroidies par eau. Exemple 1 Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre pour obtenir un fil en poudre de 2,2 mm de diamètre et à coefficient de remplissage de 0,18. A cette fin on choisit une bande métallique laminée à froid, d'une section transversale de 0,5 à 15 mm, ces dimensions étant déterminées de la manière décrite plus haut (pour k = 1,2 ; YY = 7,8 g/cm3 tch. = 2,5 g/cm3 .c.= 0,65 et D = 5,3 mm). Ladite bande métallique est amenée, à partir d'un rouleau, entre les galets de façonnage, où elle prend la forme d'un auget. Ensuite l'auget obtenu est rempli, à l'aide d'une doseuse, de charge en poudre en quantité correspondant au coefficient de remplissage du fil, qui est égal, en l'occurrence, à 0,18. Les dimensions de la bande métallique étant comme décrit, on arrive à obtenir le coefficient prédéterminé de remplissage de la cavité du tube, lequel coefficient est égal, en l'occurrence, à 0,65 (65 56). Ainsi rempli, l'auget en question est façonné de façon à obtenir un tube de 5,3 mm de diamètre, qui est soumis ensuite à 6 opératiom d'étirage sur les blancs d'étirage continus pour l'amener au diamètre voulu, qui, en l'occurrence, est égal à 2,2 mm. L'étirage est exécuté avec un taux de réduction totale de 87,4 % et un taux de réduction unitaire de 20 à 35 56. L'épaisseur de la gaine métallique du fil obtenu est de 0,38 mm et la densité de la charge est de 4,4 g/cm . Pour déterminer les propriétés technologiques et celles de soudage du fil obtenu, on met en oeuvre des essais de soudage et on détermine la teneur en gaz du métal de rechargement de la manière décrite plus haut. Ci-dessous sont réunies les données caractérisant la teneur en gaz du métal de rechargement azote, 56 0,009 oxygène, 56 0,005 hydrogène, cm3 par 100 g de métal de rechargement 7,4. Exemple 2 Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre pour obtenir un fil en poudre de 2,3 mm de diamètre et à coefficient de remplissage de 0,18. On choisit à cette fin une bande métallique laminée à froid, de section transversale 0,5 x12 mm. Les dimensions de la bande métallique sont déterminées de la manière décrite plus haut (pour k = 0,93 # b = 7,8 g/cm ; # ch. = 2,5 g/cm ; K r.c. = 0,48 D = 4,3 mm). La bande métallique en question est soumise au façonnage pour recevoir la forme d'un auget, et celui-ci est rempli de charge, tout comme dans l'exemple 1. Les dimensions de la bande étant comme mentionnées, on arrive à obtenir la valeur prédéterminée du coefficient de remplissage de la cavité du tube, c'est-à-dire 0,48 (48 56). Ainsi rempli de charge,l'auget en question est façonné en tube de 4,8 mm de diamètre, lequel tube est ensuite soumis à 4 opérations d'étirage sur des bancs d'étirage continus pour être amené au diamètre voulu qui, en l'occurretice, est égal à 2,3 mm. L'étirage est exécuté avec un taux de réduction totale de 70 56 et un taux de réduction unitaire de 20 à 30 %. L'épaisseur de la gaine métallique du fil obtenu est de 0,45 mm, et la densité de la charge, de 3,0 g/cm3. Pour évaluer les propriétés technologiques et celles de soudage du fil obtenu, on effectue des essais de soudage et on détermine la teneur en gaz du métal de rechargement de la manière décrite plus haut. Les données caractérisant la teneur en gaz du métal de rechargement sont les suivantes azote, 56 0,0085 oxygène, 56 0,048 hydrogène, cm3 par 100 g de métal de rechargement 4,8 Le métal de rechargement obtenu à partir du fil fabriqué par la technique antérieure se caractérise par une teneur en gaz analogue. Exemple 3 Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre pour obtenir un fil en poudre de 1,14 mm de diamètre, avec un coefficient de remplissage de 0,18. on choisit à cette fin une bande métallique laminée à froid, de section transversale 0,3 x 15 mm, ces dimensions étant déterminées de la manière décrite plus haut (pour k = 2,25 cjlLb = 7,8 g/cm3 6cch. = 2,5 g/cm3 Kr.c. = 0,05 et D = 5,1 mm. La bande métallique est façonnée de manière à lui donner la forme d'un auget, et celui-ci est rempli de charge comme dans l'exemple 1. Les dimensions choisies de la bande permettent d'obtenir la valeur prédéterminée du coefficient de remplissage de la cavité du tube, qui, en l'occurrence, est de 0,05 (5 %). A partir de l'auget ainsi rempli de charge, on façonne un tube de 5,1 mm de diamètre, que l'on soumet alors à 6 opérations d'étirage pour le réduire à un diamètre de 1,14 mm. L'étirage est exécuté avec un taux de réduction totale de 95 56 et un taux de réduction unitaire de 35 à 45 56. L'épaisseur de la gaine métallique du fil obtenu est de 0,25 mm, la densité de la charge est de 3,5 g/cm3. Pour évaluer les propriétés technologiques et celles de soudage du fil obtenu, on effectue des essais de soudage et on détermine la teneur en gaz du métal de rechargement de la manière décrite plus haut. Les données caractérisant la teneur en gaz du métal de rechargement sont les suivantes azote, 56 0,012 oxygène, 56 0,065 hydrogène, cm3 par 100 g de métal de rechargement 7,5. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication de fil en poudre, du type consistant à déformer une bande métallique laminée à froid de manière à lui donner la forme d'un auget, à remplir l'auget ainsi obtenu d'une charge en poudre et à le façonner ensuite pour en obtenir un tube que l'on soumet à un étirage multiple, caractérisé en ce que l'auget est rempli de charge dé sorte que celle-ci occupe un volume allant de 5 à 65 56 du volume de la cavité du tube à façonner, et l'étirage du tube contenant la charge est exécuté de manière que le taux de réduction totale soit de 70 à 95 56, et le taux de réduction unitaire le long de la voie d'étirage, de 20 à 45 56, l'épaisseur (1) et la largeur (2) de la bande métallique étant choisies respectivement de façon que où h est l'épaisseur de la bande métallique k est un coefficient qui dépend du taux de réduction totale de la section du fil rempli de charge, et qui varie de 0,9 à 2,25 #b est le diamètre voulu de fil à obtenir #ch.est la masse spécifique du matériau formant la bande; ; tch. est la masse volumique de la charge est le coefficient de remplissage du fil Kir c est le coefficient de remplissage de la cavité du tube, qui varie de 0,05 à 0,65 et que B = (D - h) B est la largeur de la bande métallique D est le diamètre extérieur du tube, qui est égal à 2Kd g est égal à 3,14. 2. Fil en poudre, notamment pour soudage, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé faisant l'objet de la revendication 1.