Brevet FR2620064A1 — publié le 19890310

La présente invention concerne la préparation d'un outil selon laquelle les surfaces de contact de la pièce se trouvant sur l'outil comportent un revêtement solide abrasif ou non glissant qu'on a appliqué. L'inven- tion est particulièrement appropriée pour l'utilisation avec des outils qui contactent ou saisissent une surface d'un objet et ces outils comprennent, par exemple, les tournevis, les clés anglaises, les clés & pipe, les pinces, les serre-joints et analogues. Ainsi, la gamme applicable des outils inclut ceux utilisés pour faire tourner des éléments de fixation tels que des vis, des écrous et des boulons ainsi que pour fournir une force de préhension ou de maintien à frottement sur un objet. En relation, par exemple, avec les tournevis, des types très connus comprennent le tournevis à lame classique et le tournevis cruciforme. L'extrémité du bouton de l'outil est insérée dans une cavité correspondante de la vis pour établir une liaison de commande et la poignée du tournevis est tournée pour visser la vis dans la pièce. A mesure que la tige filetée de l'élément de fixation accroît sa pénétration ou son contact avec la matière ou la pièce, la résistance peut augmenter et le couple nécessaire pour le fonctionnement peut également augmenter. Ceci provoque souvent un glissement ou une sortie de la tête du tournevis hors de la fente de la vis, ce qui habituellement provoque des dommages à la vis et quelquefois au tournevis. Ce phénomène est appelé communément le dérapage. Pour réduire la sévérité et la fréquence de ce phénomène, il est nécessaire d'exercer une force axiale additionnelle sur le D tournevis pour le maintenir en contact de commande, mais finalement, on atteint un point o le glissement aura lieu. Des problèmes similaires avec des outils de préhension et d'entraînement sont habituels et n'ont pas besoin d'être décrits ici en détail. Il y a plusieurs propositions dans l'art antérieur pour fournir des tournevis ayant des surfaces non glissantes. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 3 133 568 divulgue un tournevis dans lequel le bout a été martelé ou traité à la grenaille et entaillé. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 1 899 489 décrit un tournevis ayant un bout moleté pour empêcher le glissement. Ces deux brevets impliquent de rendre rugueuse la surface de travail métallique de l'outil. Lorsque l'outil est utilisé, cependant, une pression additionnelle est exercée sur les zones soulevées de la surface rugueuse. En conséquence, la surface s'usera et perdra de son efficacité et l'outil deviendra d'une dimension plus faible ou sera usé. Un autre type de tournevis anti-glissement est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 656 522. Dans cette référence, un liquide abrasif est contenu dans la poignée du tournevis et s'écoule à travers le manche vers le bout afin d'accroître le frottement entre le bout du tournevis et la fente de la vis. La construction d'un tel outil, cependant, est coûteuse, la manipulation est difficile et l'outil laisse un résidu d'abrasif sur l'élément de fixation. Selon la présente invention, un revêtement permanent abrasif est appliqué sur la surface de travail de l'outil ou lié à celle-ci, qui est par exemple le bout d'un tournevis. Les abrasifs sont des particules d'une matière qui est plus dure que l'élément de fixation à contacter. De plus la matière utilisée pour lier l'abrasif à l'outil est de préférence un alliage réfractaire dur. De cette manière, la surface de travail de l'outil aura une longévité de travail agrandie sans perte prématurée de la surface abrasive. Pendant l'utilisation, les particules abrasives contactent la surface de travail sans usure excessive sur les particules ou le revêtement. Comme les outils sont soumis à des normes industrielles ou gouvernementales pour leurs dimensions et leurs tolérances, l'outil utilisé dans le processus aura initialement des dimensions plus faibles que les dimensions standards. Ensuite, un revêtement solide contenant des particules abrasives est appliqué sur l'outil ou brasé sur celui-ci à une épaisseur suffisante pour s'adapter sensiblement à la dimension standard. Le liant des particules abrasives est de D préférence un métal ou un alliage et l'abrasif peut être des particules remplaçant le diamant. La dimension et le profil des particules et l'épaisseur relative du revêtement sont choisis pour empêcher toute coupure dans la pièce tout en fournissant un bon support pour les particules et tout en accroissant grandement le frottement avec la pièce. De cette manière, la quantité de force axiale nécessaire pour utiliser l'outil est réduite et la possibilité de dérapage diminue grandement. Bien que diverses méthodes de liaison soient 0 disponibles, le procédé préféré consiste à lier les particules abrasives à l'outil avec un alliage de brasure. L'alliage de brasure ainsi que les particules sont appliqués à l'outil et chauffés à la température de brasage. Ceci donne une surface revêtue abrasive durable résistant à l'usure qui aura une grande longévité avec un usage normal de l'outil. La présente invention va maintenant être décrite à propos d'exemples de réalisation et en liaison avec les dessins annexes sur lesquels: O la figure 1 est une vue latérale d'un tournevis classique ayant sur son bout un revêtement abrasif en accord avec la présente invention; la figure 2 est une vue latérale agrandie du bout d'un tournevis a lame qui a été traité en accord avec la présente invention; les figures 3a et 3b sont des vues agrandies de côté et d'extrémité du bout d'un tournevis cruciforme ayant sur ses surfaces un revêtement abrasif; et la figure 4 est une vue latérale d'une clé anglaise réglable ayant sur les surfaces de travail un revêtement abrasif. Les principes de la présente invention seront décrits en connexion avec les outils particuliers montrés aux dessins, mais il est clair que l'invention s'applique à un outil ou un accessoire quelconque qu'on désire doter de la caractéristique d'absence de glissement. Les outils employés peuvent être d'une conception et de spécifications classiques avec les exceptions notées ci-dessous. La plupart des outils ont des surfaces de travail en acier. Si les surfaces sont traitées à la chaleur normalement, l'outil sera de préférence obtenu dans une position non traitée, car le traitement à la chaleur peut être réalisé après application du revêtement abrasif. De préférence, l'outil est composé d'un alliage d'acier qu'on peut traiter & la chaleur pour fournir les propriétés nécessaires de résistance. En plus, dans le cas d'outils tels que des tournevis, des clés anglaises et des clés à pipe, les dimensions finales doivent être incluses dans une gamme de tolérances critique et on doit calculer l'épaisseur du revêtement abrasif à appliquer. Ainsi, pour un tournevis à lame, il est nécessaire d'utiliser une lame ayant une dimension plus faible que la dimension standard. Pour une clé anglaise ou une clé à pipe, une dimension plus grande que la dimension standard est nécessaire. Selon la présente invention, un mélange d'agent de liaison et de particules abrasives est déposé uniformé- ment sur la surface de travail de l'outil en alliage d'acier et la surface ainsi que la couche abrasive appliquée sont chauffées pour faire fondre le liant et pour lier de façon permanente les particules abrasives à la surface de l'outil. Dans la forme de réalisation préférée, les particules abrasives sont du diamant ou un substitut du diamant, la matière de liaison est un métal ou un alliage métallique et les particules abrasives sont brasées sur la surface de l'outil. L'alliage de brasage peut être composé de métaux mous tels que du cuivre ou des alliages contenant plus de 50 % de cuivre, le reste étant du zinc, de l'étain, ) de l'argent, du nickel, du cobalt ou du chrome. De préférence, cependant, on utilise des alliages de brasage plus durs et plus résistants à l'usure. En général, ces alliages ont un point de fusion plus faible que le substrat en acier de l'ordre d'environ 815 à 1315 C. L'alliage de brasage de préférence contient au moins 40 % de nickel ou de cobalt, le reste étant du chrome, du bore, du fer, du tungstène et du silicium; on les appelle ci-après alliages métalliques réfractaires durs. Un alliage approprié est appelé "Stellite" et contient 5 à 15 % de chrome, 1 à 3,5 % O de bore et 2 à 5 % de fer avec ou sans silicium en une quantité de 5 à 10 %, le restant étant du nickel. Un autre alliage approprié est le "LM Nicrobraz" qui contient environ 13,5 % de chrome, 3,5 % de bore, 4,5 % de silicium 2,5 % de fer et le restant étant du nickel. Des alliages additionnels sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N' 3 023 490 et N' 3 024 128. Les particules abrasives sont de préférence des substituts du diamant tels que des carbures de métal réfractaire, des borures de métal, des nitrures de métal ou 0 des siliciures de métal. Des particules abrasives parti- culièrement appropriées sont composées de carbure de tungstène. Des diamants industriels peuvent être utilisés, mais sont plus coûteux. Afin d'appliquer le revêtement abrasif, un mélange de l'alliage de brasage, de particules abrasives et habituellement un flux sont appliqués en un revêtement uniforme sur les surfaces de travail de l'outil. L'outil et le revêtement sont alors chauffés à une température suffisante pour faire fondre l'alliage de brasage et ensuite on refroidit l'outil revêtu. Ceci lie les par- ticules abrasives à l'outil, les particules dépassant de l'alliage de brasage de manière à fournir une surface non glissante. Lors du refroidissement, l'outil peut être ensuite traité à la chaleur en accord avec les pratiques classiques. De préférence, cependant, l'alliage d'acier est du type dans lequel la trempe a lieu après revêtement. L'épaisseur totale du revêtement, la proportion de l'alliage de brasage utilisée et la dimension granulomé- trique des particules abrasives sont très importantes pour obtenir un produit valable. En général, le revêtement doit être aussi fin que possible. Des revêtements épais nécessitent qu'une épaisseur correspondante de métal soit enlevée de l'outil avant application du revêtement et ceci peut affaiblir l'outil de façon excessive selon le but recherché. L'épaisseur préférée de revêtement sur chaque surface est de préférence de l'ordre de 0,1 à 0,37 mm lorsque les tolérances sont critiques. Un revêtement plus épais peut être utilisé sur des surfaces d'outils lorsque les tolérances ne sont pas critiques, par exemple, sur des clés anglaises ajustables et sur des pinces. L'épaisseur de la matière métallique de liaison par rapport à la dimension des particules abrasives est également importante. Les particules doivent dépasser de la matière de liaison pour fournir la caractéristique désirée de non-glissement. De même, les particules doivent être supportées adéquatement par l'alliage de liaison car elles sont soumises à des forces considérables de torsion et d'écrasement. Par conséquent, la majorité des particules auront au moins 35 % de leur volume et de préférence plus de 50 % entouré par l'alliage de liaison et supporté par celui-ci. Finalement, la dimension de particules de la matière abrasive est également importante pour obtenir les propriétés désirées. Si les particules sont trop grandes, elles tendront a être fragiles et & provoquer un dommage excessif à la pièce. Egalement, des particules grossières nécessitent des liaisons épaisses. De préférence, la dimension des particules est inférieure à 0,30 mm de diamètre moyen et une gamme préférée inclut environ de 0,08 0 à 0,25 mm. On préfère également une dimension sensiblement uniforme. Pour pouvoir mettre en oeuvre l'invention, on prévoit un outil tel que le tournevis à lame classique 10 montré aux figures 1 et 2. Le bout de la lame 12 est composé d'un alliage d'acier traité à la chaleur et présente une épaisseur qui est inférieure à l'épaisseur standard afin de s'adapter à l'épaisseur ajoutée du revêtement abrasif, comme montré à la figure 2. On voit que la lame comprend des surfaces opposées planes ou polies 0 qui s'amincissent vers le bout. La prochaine étape est de lier temporairement les particules abrasives et l'alliage de brasage en poudre aux faces opposées de la lame du tournevis. En accord avec un procédé, les particules de carbure, un alliage de brasage en poudre et un flux approprié sont mélangés ensemble, séchés et polis pour fournir des grains de carbure ou abrasifs qui seront revêtus du mélange d'alliage et de flux. Pour atteindre ce résultat, l'alliage de brasage est prévu sous la forme de poudre et la dimension 0 des particules est sensiblement inférieure à la dimension de l'abrasif. Des flux appropriés sont bien connus; ils comprennent un flux de fluorure de bore qui est ajouté en une quantité égale à environ 20 à 40 t en poids du métal de brasage. La surface de travail de l'outil ou le bout du tournevis est revêtu d'une matière organique qui fournit une surface temporairement collante ou adhérente. Les matières appropriées comprennent des solutions alcooliques de gomme laque et des solutions de résines synthétiques non durcies et un adhésif organique. Tandis que les surfaces sont encore collantes, elles sont placées sous un courant du mélange des particules abrasives revêtues de façon à déposer une couche uniforme sur les surfaces auxquelles elle adhère. Le bout de l'outil est alors chauffé à une température qui est suffisante pour liquéfier ou ramollir l'alliage de brasage, cette température étant inférieure au point de fusion du substrat et des particules abrasives. On peut utiliser un four ou le chauffage par induction. Des températures typiques de brasage sont de l'ordre de 927 à 1204'C. Selon un autre procédé, le flux et l'alliage de brasage sont mélangés avec de l'eau pour former un fluide ou une boue. Un revêtement de ce mélange est appliqué sur la surface de travail de l'outil qui est rendue collante. Les particules abrasives sont ensuite pulvérisées sur la surface collante et suffisamment de particules adhèrent pour fournir un revêtement uniforme. La région de revête- ment est séchée pour enlever l'eau avant brasage. Il est désirable de prévoir un revêtement abrasif ayant une épaisseur aussi uniforme que possible. Pour obtenir ce résultat, les dimensions de particules des grains abrasifs sont aussi uniformes que possible et elles sont de préférence appliquées en une seule couche sur la plus grande partie de l'aire de la surface. Après chauffage et ensuite refroidissement, l'alliage de brasage forme une liaison métallurgique entre les particules abrasives et le substrat en acier ou la surface de travail de l'outil. Les figures 3a et 3b illustrent un tournevis classique cruciforme 30 ayant un revêtement abrasif 32 appliqué sur le bout de la même manière qu'indiqué en connexion avec les figures 1 et 2. La figure 4 montre une clé anglaise ajustable dans laquelle des revêtements abrasifs sont appliqués sur les surfaces des mâchoires 42. En ce qui concerne des outils réglables tels que certaines clés anglaises, mâchoires d'étau, serre-joints et pinces, on voit que l'épaisseur du revêtement abrasif n'est pas critique. REVENDICATIONS 1. Outil comportant une surface anti-glissement (14) sur un élément de travail, caractérisé en ce que la surface anti-glissement comprend un revêtement de par- ticules du type diamant ayant une dimension de particules allant de 0,08 à 0,25 mm et un alliage de brasage métalli- que contenant plus de 40 % de cobalt ou de nickel liant les particules en grains à l'élément de travail, plus de 35 % du volume des particules étant entourés et supportés par l'alliage. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules du type diamant sont composées de carbures de métal. 3. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules du type diamant sont composées de carbure de tungstène. 4. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de travail a une dimension réduite allant de 0.,1 à 0,37 mm pour tenir compte de l'épaisseur du revêtement. 5. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil est un tournevis et en ce que l'élément de travail est le bout (12) du tournevis (10). 6. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de travail est constituée par les mâchoires opposées (42) d'une clé anglaise. 7. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil est un tournevis ayant un bout dont les dimensions sont inférieures aux dimensions standards et en ce que le revêtement est suffisamment épais pour rendre le bout sensiblement correspondant aux dimensions standards.