Brevet FR2543212A1 — publié le 19840928

L'invention concerne un fleuret rotatif comportant au moins deux ailes de coupe équipées chacune d'une plaquette de coupe munie d'une are te de coupe intérieure et d'une arête de coupe extérieure, ainsi que d'une pointe de coupe constituée par ces aretes. Le brevet américain 2.740. 611 décrit un fleuret rotatif dont les ailes de coupe comportent des plaquettes de coupe en métal dur. Dans la roche très dure, donc abrasive, il n'est guère possible de réaliser en une seule fois des trous de forage de grande longueur compte tenu de l'usure rapide de ce type de fleuret Ce fleuret doit en effet être remplacé frequemment en vue de son réalésage. Par ailleurs, la revue allemande Erzmetall 35 (1982) n" 11 pressente sur les pages 575 et suivantes, notamment sur la page 579, un fleuret rotatif dont les plaquettes de coupe en métal dur portent sur toute la surface de coupe un revetement en matériau diamante polycristallin d'une épaisseur d'environ 0, 5 mm. Malgre la bonne tenue relative de ces fleurets dans certaines qualités de roches, il arrive que dans les forages étroits et de grande profondeur, les couples de rotation et les forces d'appui élevés conduisent à la deformation des ailes de coupe et provoquent finalement la cassure dLu revêtement diamanté. Il incombe à l'invention de produire un fleuret rotatif dont la durée de vie correspond à celle d'un fleuret rotatif comportant des plaquettes de coupe revêtues d'un matériau diamanté sur toute la surface de coupe, mais dont les risques de cassure sont très nettement infe- rieurs à ceux encourus par un tel fleuret rotatif. Le problème ainsi pose est résolu par la présente invention, par le fait que chacune des plaquettes de coupe se compose d'une plaquette de base en métal dur, ainsi que d'une pastille en métal dur, qui constitue l'arête de coupe principale extérieure et une partie de l'are te de coupe principale intérieure et qui, à la surface de coupe constituée par les deux aretes de coupe principale, porte une couche de matériau diamante. L'utilisation d'un enrobage diamanté à la hauteur de l'arete de coupe extérieure la plus sollicitée prolonge sensiblement la durée d'utilisation, donc la durée de vie, du fleuret par rapport aux outils de perforation traditionnels équipés de pièces en métal dur. En limitant la couche diamantée à la seule arete de coupe extérieure ainsi qu'à une partie seulement de l'arête de coupe intérieure, l'on réduit très nettement les prix de fabrication comparés aux fleurets dont la totalité de la surface de coupe est revenue d'une couche diamantée. Pour autant que llarete de coupe principale extérieure et l'arête de coupe principale intérieure forment un angle obtus qui soit très nettement supérieur à 90 , l'on peut avec une couche diamantée relativement étroite revenir également une grande partie de l'arête de coupe int érieure. En limitant l'angle de coupe négatif à la surface diamantée relativement patit, on dispose d'une place suffisante pour donner aux ailes de coupe la résistance voulue et pour réduire ainsi les risques de cassure de la plaquette de coupe. En disposant la majeure partie de la surface de coupe sous forme d'un angle de coupe neutre, voire positif, on facilite le dégagement de la poussière de forage en arjnLéliorallt ainsi la capacité et la puissance de forage D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexes. Sur ces dessins la figure 1 est une vue de dessus d'un fleuret a trois ailes de coupe, la figure 2 représente une coupe transversale du fleuret selon la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 représente une projection de la plaquette de coupe avec vue sur la surface de coupe agrandie, la figure 4 représente une vue latérale de la plaquette de coupe avec vue dans le sens de la fiche IV de la figure 3. La pastille diamantée est indiquée par une ligne mixte, la figure 5 représente une coupe transversale selon la ligne V-V de la plaquette de coupe de la figure 3, et la figure 6 représente une vue de dessus de la plaquette de coupe avec vue sur les faces de dépouille principales. Le fleuret rotatif se compose d'un corps de base 1 et de trois ailes de coupe 2. Le corps de base 1 comporte une tige cylindrique 3 avec deux plateaux de serrage parallèles 4 et un évidement 6 taraudé en 5. L'amenée du fluide de forage se fait au travers des canalisations 7 qui ont été ménagées dans le corps de base 1 et qui relient l'évidement 6 aux compartiments limités chacun par deux ailes de coupe 2. Les ailes de coupe 2 comportent des gradins dont les surfaces d'appui 11 évoluent essentiellement dans le sens de l'avancement "V", ainsi que des surfaces d'appui radiales placées transversalement aux surfaces d'appui 11, c'est-à-dire dans le sens de la coupe "S". Le gradin formé par les surfaces d'appui 11 et 12 loge des pastilles 13 qui sont fixées sur les ailes de coupe 2 à l'aide de vis 14. La plaquette de coupe 13 présente une arête de coupe principale extérieure 16 et une arête de coupe principale intérieure 17. A la hauteur du point de jonction, entre l'arrête de coupe principale extérieure 16 et l1arete de coupe principale inférieure 17, se trouve la pointe de coupe 19. La plaquette de coupe 13 comporte par ailleurs une surface d'appui arrière 21 et une surface d'appui inférieure 22, qui assurent l'appui contre les surfaces d'appui 11 et 12 des ailes de coupe 2. Les fractions des surfaces situées entre les aretes de coupe principales 16 et 17 et la surface d'appui arrière 21 constituent les faces de dépouille extérieure et intérieure principales 23, 24. La surface entre les ares de coupe principales 16 et 17 et la surface d'appui inférieure 22 constitue la surface de coupe 25. La plaquette de coupe 13 est constituée essentiellement d'une plaque de base ou plaque porteuse 31 d'une épaisseur "B" et d'une pastille 32 d'une épaisseur "b". A proximité de l'arrête de coupe principale 16, la plaque de base 31 présente un évidement 33 comportant une surface d'appui latérale 34 et une surface d'appui inférieure 35. La pastille 32 présente la forme d'un prisme à base carrée comportant une surface d'appui inférieure et une surface d'appui latérale36, 37. Cette pastille 32 s'appuie par ses faces d'appui 36, 37, contre les surfaces d'appui 34, 35 de l'évidement 33 et se trouve fixée par un procédé de brasure approprié sur la plaque de base 31. L'arête longitudinale de la pastille 32 qui n'est pas touchée par les surfaces d'appui 36, 37, constitue l'arête de coupe principale 16. La surface 25' de la pastille 32, décalée par rapport à la surface d'appui latérale 36 sur une distance "b", constitue une fraction de la surface descoupe totale 25. La surface 23' opposée à la surface d'appui inférieure 37 constitue une fraction de la face de dépouille principale extérieure 23. La face extreme 24' de la pastille 32, placée à droite sur la figure 3, constitue une fraction de la surface de dépouille principale intérieure 24 et forme ainsi une fraction 17' de l'arete de coupe principale intérieure 17. La surface partielle 25' de la surface de coupe 25 constituée par la pastille 32 porte un revêtement en matériau diamanté polycristallin qui stdtend jusqu'à l'arSte latérale gauche 40 de la figure 3, d'une part, et jusqu'à ltarEte de coupe principale extérieure 16 et jusqu'à la fraction 17' de la surface de coupe principale intérieure 17, d'autre part. La pastille 32 présente sur sa surface de coupe 25', portant un revêtement diamanté, un angle de coupe négatif ïd'environ -10". La fraction de la surface de coupe 25 constituée par la plaque de base 31 présente un angle de coupe neutre (9 = 0". Les fractions 23' et 24' des faces de dépouille principales extérieures et intérieures 23, 24, constituées par la pastille 32, forment un angle de dépouille positif o Selon un exemple de réalisation différent, la fraction de la surface de coupe constituée par la plaque de base 31 peut présenter également un angle de coupe positif, ce qui fait que l'arête de coupe intérieure 17 précède, dans le sens S de la coupe la surface de coupe placée sous cette arete 17. Selon encore un autre exemple de réalisation, la plaque de base 31 de la plaquette de coupe 13, au lieu d'entre maintenue par une vis, peut etre fixée sur le corps de base selon une méthode de brasage ou un dispositif de serrage approprie. ELEVENDICATIONS 1 - Fleuret rotatif comportant au moins deux ailes de coupe équipées chacune d'une plaquette de coupe portant chacune une arête de coupe intérieure et une arete de coupe extérieure, ainsi qu'une pointe de coupe constituée par ces arêtes, caractérisé en ce que chacune des plaquettes de coupe (13) se compose d'une plaque de base (31) en métal dur, ainsi que d'une pastille en métal dur (32), qui constitue l'arête de coupe principale extérieure (16) et une partie de l'arête de coupe principale intérieure (17), et qui, à la surface de coupe (25) constituée par les deux arêtes de coupe principales (16 et 17), porte une couche de matériau diamanté (39). 2 - Fleuret rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la somme des longueurs partielles des arêtes de coupe principales (16, 1?'), constituée3 par la couche (39) en matériau diamanté, se situe entre un quart et deux tiers de la longueur totale des arêtes de coupe principales (16, 17) 3 - Fleuret rotatif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur (b) de la pastille (32) se situe entre un tiers et une moitié de l'épaisseur (B) de la plaque de base (31). 4 - Fleuret rotatif selon l'une sluelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - l'angle de coupe de la plaque de base (31) se situe entre O et + 15" - l'angle de coupe. () de la pastille (32) se situe entre -5 et - 25".