Brevet FR2682752A1 — publié le 19930423

PLAQUE DE BLINDAGE 1 La présente invention concerne une plaque de blindage avec une plaque de support en matériau soudable et une couche de recouvrement appliquée sur celle-ci par soudage d'apport, qui contient un acier du système général fer-chrome-carbone. Une plaque de blindage à deux couches présentant cette structure a déjà été décrite dans la partie introductive du brevet allemand DE-37 35 715 Dans ce cas, une couche de recouvrement fortement alliée et contenant des carbures est appliquée sur une plaque de base en matériau ductile par un procédé de soudage d'apport, ladite couche de recouvrement devant empêcher l'action des foreuses ou appareils analogues ainsi que l'action des techniques de coupe autogènes La durée de résistance requise n'a toutefois pas été atteinte vis-à-vis des outils abrasifs D'autre part, le matériau fortement allié utilisé pour la couche de recouvrement est très coûteux et fragile. La demande de brevet allemande DE 31 19 578 décrit une plaque de blindage dans laquelle des particules dures sont solidement incorporées à une fonte dure. Pendant la fabrication de la plaque de blindage, les particules dures doivent être fixées d'une manière appropriée, par exemple en les maintenant entre deux armatures à l'aide de colles pour métaux ou de treillis. 1 Cette plaque de blindage connue est très coûteuse à fabriquer; d'autre part, elle nécessiterait encore des améliorations pour ce qui concerne sa durée de résistance aux disques abrasifs. Les plaques de blindage de structure plus compliquée comportant plus de trois couches qui, en de nombreux cas, sont en outre imbriquées ont été décrites dans les documents DE-OS 38 08 419, DE-OS 38 08 417, DE-OS 38 20 342, DE-OS 38 33 549 et DE-OS 38 41 616. Tous ces modes de construction se justifient pour des cas d'application spéciaux mais sont toutefois relativement coûteux. Dans la demande de brevet ancienne et non publiée P 21 25 100 8 se trouve décrite une plaque de blindage essentiellement à deux couches, qui présente une couche de recouvrement appliquée par soudage sur une plaque de support en acier à haute résistance, ladite couche de recouvrement étant constituée d'un alliage chrome-nickel Le soudage d'apport permet de disperser des particules de su bstances dures dans cet alliage fondu avant la solidification Le matériau utilisé pour la couche de recouvrement est toutefois fort coûteux également. La présente invention a donc pour objet de proposer une plaque de blindage du type précité qui est économique et qui présente toutefois une résistance suffisante vis-à-vis de tous les outils usuels, et en particulier contre les appareils de découpage électriques et oxy-arcs ainsi que contre les disques abrasifs. Ce résultat est atteint, conformément à la présente invention, du fait que a) l'acier du système général fer-chrome-carbone forme dans la couche de recouvrement une matrice présentant les propriétés suivantes: 1 aa) les carbures primaires n'existent pas; ab) les dendrites d'austénite sont séparées les unes des autres par un réseau continu formé d'eutectique b) des particules dures incorporées dans la matrice présentent les propriétés suivantes: ba) une dureté supérieure à% 1300 HV 10 bb) une granulométrie comprise entre 1,5 et 10 mm. Conformément à la présente invention, on utilise également pour la matrice de la couche de recouvrement un acier qui n'est pas aussi fortement allié que l'acier de la couche de recouvrement des plaques de blindage déjà connues et mentionnées ci-dessus Vu qu'il n'existe pas de carbures primaires, la matrice de la couche de recouvrement n'est pas fragile et maintient les particules dures en offrant une bonne résistance aux chocs L'autre caractéristique de la matrice impliquant que des dendrites d'austénite sont présentes mais doivent 9 tre séparées les unes des autres par un réseau continu d'eutectique, assure en outre une certaine résistance de base vis-à- vis de l'action des outils de forage et de découpage, cette résistance présentant un degré suffisant grâce aux particules dures dispersées La matrice présente également en outre une résistance suffisante vis-à-vis de l'action des chalumeaux de coupage autogène Le matériau utilisé pour la couche de recouvrement est beaucoup plus économique par comparaison avec celui des plaques de blindage connues; d'autre part, la fabrication de la plaque de blindage de la présente invention n'est pas aussi compliquée. 1 En outre, la matrice de la couche de recouvrement peut contenir jusqu'à 5 % de B De ce fait, les particules dures dispersées présentent une meilleure adhérence et sont fixées dans la matrice D'autre parti les dendrites et les carbures de chrome subissent une augmentation de dureté grâce à l'addition de bore, ce qui améliore encore la résistance à l'action des outils abrasifs. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la matrice de la couche de recouvrement peut contenir jusqu'à 10 % de Si et/ou jusqu'à 10 % de AI Ceci améliore la résistance à la corrosion de la couche de recouvrement. Si la matrice contient des carbures spéciaux# tels le carbure de niobium et/ou carbure de tantale et/ou carbure de titane làa résistance vis-à-vis des outils de découpage est encore amélior 6 e. Dans un exemple de réalisation préféré 6 la matrice de la couche de recouvrement comporte une couche mince à sa surfaceidans laquelle les substances améliorant la résistance à làa corrosion sont incorporées par diffusion& Les substances incorporées par diffusion peuvent être en particulier Cr et/ou Ai L"'aluminisation" et ialadhfomisation" s Ont des procédés connus en soi prméittanit d'aàti Otëer la r&sistance à la corrosion des surfaces; Le détails de ces procèd 6 S sont décrits dans le manuei des miatériau X "Stahi und Eisen j 4 e 6 ditiori Editions Stahleisen mbtf Dusseldorf; 1965. En outre ou en Vtariante} a couche de recouvrement peut subir né gaivarâigtion à sa surface; Ceci amliore égaiteèneit là resistandd à la corrrosion superficielle dé ia do che da rcousretent; d'autre parte l'action des chalumeaix de découpage autogènes provoque deà vapeurs de ÈInc toxiques ce qui constitue un moyen supplémentaire de diss Uasion. 1 La couche de recouvrement peut être recouverte d'une matière plastique ne conduisant pas l'électricité. Ceci empêche qu'un contact électrique puisse être établi entre la plaque de blindage et l'électrode de coupe des brûleurs au plasma ou d'autres brûleurs de découpage. De plus, les matières plastiques peuvent dégager des vapeurs dissuasives au chauffage. La matière plastique peut être du polyuréthane. La granulométrie préférée des particules dures insérées dans la couche de recouvrement est comprise entre 2 et 6 mm. Les particules dures peuvent être constituées de WC et/ou de W 2 C fondu, de mitraille de métaux durs, de céramique ou également de cermet L'expression "cermet" est un terme technique désignant des mélanges de céramiques et de carbures métalliques. Il est préférable que la densité d'occupation des particules dures à la surface limite entre la couche de recouvrement et la plaque de support soit comprise entre 15 et 90 % La limite inférieure résulte de la nécessité que l'effet de protection des particules dures puisse encore se produire d'une manière suffisante; le respect de la limite supérieure doit empêcher qu'il n'existe plus de liaison suffisante entre la couche de recouvrement et la plaque de support. Perpendiculairement à la surface limite entre la couche de recouvrement et la plaque de support, il est fréquemment avantageux que la distribution des particules dures dans la couche de recouvrement soit telle qu'environ les deux tiers des particules dures se trouvent dans le tiers de la couche de recouvrement proche de la plaque de support. Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit plus en détail ciaprès à l'aide des figures, qui représentent respectivement 1 La figure 1, une vue schématique de trois opérations successives pour la fabrication d'une plaque de blindage; La figure 2, une vue détaillée mais encore toujours schématique de la première opération représentée a la figure 1. Pour fabriquer une plaque de blindage, on opère comme suit, ainsi que l'indique la figure 1: Tout d'abord, on applique sur une plaque de support 1 (voir également à ce sujet la figure 2) une couche de recouvrement 2 par soudage d'apport, des particules dures 7 étant dispersées dans cette couche de recouvrement Les détails de cette opération seront décrits ci-après à propos de la figure 2 La structure aà deux couches ainsi obtenue est rendue en outre résistante 'à la corrosion superficielle par aluminisation, chromisation ou galvanisation Ensuite, la plaque de blindage reçoit un revêtement de matière plastique, et en particulier un revêtement de polyuréthane qui empêche qu'un contact électrique puisse être réalisé entre le métal électriquement conducteur de la plaque de blindage et l'électrode de coupe des brûleurs au plasma, des brûleurs de découpage électrique ou des appareils analogues D'autre part, cette matière plastique dégage, sous l'effet de la chaleur, des vapeurs toxiques qui ont un effet supplémentaire de dissuasion en cas d'attaque avec utilisation de la chaleur. Les deux opérations successives représentées par la figure 1 constituent seulement des options pour la fabrication de la plaque de blindage Le point essentiel est la première opération, qui sera décrite plus en détail ci-après pour un exemple concret en se basant sur la figure 2. La matière première pour la fabrication de la plaque de blindage est une plaque de support 1 1 présentant une épaisseur de 14 mm et constituée d'acier de qualité ST 37-3 Sur cette plaque de support 1 est appliqué, au moyen d'une tête de soudage d'apport 3 connue en soi, un métal fondu présentant la composition suivante: carbone: 3,0 % chrome: 15,0 % aluminium: 0,5 % D'autre part, les additifs et impuretés usuels pour les aciers de ce type peuvent également être présents en proportions habituelles, tels que par exemple Si, Mn, Ph, S. Sur le métal fondu 6 se trouvant sur la plaque de support 1 et encore liquide est dispersée une poudre contenant du bore, en utilisant une tête de dispersion Cette poudre fond elle-même dans le métal fondu 6 et, de préférence, à proximité de la surface. Dans le métal fondu ayant subi cette modification superficielle, on disperse ensuite des particules dures 7 formées de WC ou de W 2 C fondu ayant une granulométrie de 5 mm Les particules dures 7 sont bien mouillées par le métal fondu 6 grâce à l'addition de bore; elles s'enfoncent dans le métal fondu 6 jusqu'à la surface limite entre la couche de recouvrement 2 et la plaque de support 1 Il s'établit ainsi une distribu- tion verticale jusqu'à la surface limite entre la couche de recouvrement 2 et la plaque de support 1, dans laquelle les deux tiers environ de la masse des particules 7 se trouve dans le tiers de la couche de recouvrement 2 qui est voisine de la plaque de support 1. Les particules dures 7 sont ajoutées en quantité telle qu'il existe à la surface limite entre la couche de recouvrement 2 et la plaque de support 1 une densité d'occupation comprise entre 15 et 90 %. 1 La matrice pour les particules dures 7 qui résultent de la solidification du métal fondu 6, ne contient pas de carbures primaires et n'est donc pas fragile Ceci améliore donc la liaison des particules dures 7 dans la couche de recouvrement 2; les attaques avec un outil tel qu'un marteau à percussion ne peuvent donc donner aucun résultat La matrice solidifiée contient toutefois des dendrites d'austénite qui sont séparées les unes des autres par un réseau eutectique continu. La matrice peut donc résister au découpage autogène et présente telle quelle une résistance de base assurant une certaine résistance, mais toutefois encore insuffisante par elle-même vis-à-vis des outils de découpage Cette résistance est encore améliorée par is l'addition des particules dures 7 dans une mesure telle que tous les impératifs requis d'une plaque de blindage peuvent être satisfaits. Grâce à l'addition d'aluminium, la résistance de la matrice à la corrosion est améliorée, ce qui contribue à améliorer la résistance de la plaque de blindage aux tentatives de découpage avec oxydation. 1 R E V E N D I C A T I O N S 1 Plaque de blindage avec une plaque de support en matériau soudable et une couche de recouvrement appliquée par soudage d'apport, cette couche de recouvrement contenant un acier du système général fer- chrome-carbone, caractérisée en ce que a) l'acier du système général ferchrome-carbone forme dans la couche de recouvrement ( 2) une matrice ( 6) présentant les propriétés suivantes: aa) les carbures primaires n'existent pas; ab) les dendrites d'austénite sont séparées les unes des autres par un réseau continu formé d'eutectique; b) dans la matrice ( 6) sont incorporées des particules dures ( 7) présentant les propriétés suivantes: ba) une dureté supérieure à 1300 HV 10 bb) une granulométrie comprise entre 1,5 et 10 mm. 2 Plaque de blindage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matrice ( 6) de la couche de recouvrement ( 2) contient en outre jusqu'à 5 % de B. 3 Plaque de blindage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la matrice ( 6) de la couche de recouvrement ( 2) contient jusqu'à 10 % de Si et/ou jusqu'à 10 % de Al. 4 Plaque de blindage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la matrice ( 6) de la couche de recouvrement ( 2) contient des carbures 1 O 1 spéciaux tels que carbure de niobium et/ou carbure de tantale et/ou carbure de titane. Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matrice ( 6) présente à la surface une couche mince dans laquelle sont incorporées par diffusion des substances améliorant la résistance à l'oxydation. 6 Plaque de blindage selon la revendication , caractérisée en ce que les substances incorporées par diffusion sont Cr et/ou Al. 7 Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche de recouvrement ( 2) est galvanisée en surface. 8 Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche de recouvrement ( 2) est recouverte d'une matière plastique électriquement non conductrice. 9 Plaque de blindage selon la revendication 8, caractérisée en ce que la matière plastique est du polyuréthane. Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules dures ( 7) présentent une granulométrie comprise entre 2 et 6 mm. 11 Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules dures sont constituées de WC et/ou de W 2 C fondu. 12 Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules dures ( 7) sont constituées de mitraillesde métaux durs. 13 Plaque de blindage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les particules dures ( 7) sont constituées de céramiques. 1 1 1 14 Plaque de blindage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les particules dures ( 7) sont constituées de cermets. Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la densité d'occupation des particules dures ( 7) à la surface limite entre la couche de recouvrement ( 2) et la plaque de support ( 1) est comprise entre 15 et 90 %. 16 Plaque de blindage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par une distribution des particules dures ( 7) dans la couche de recouvrement ( 2) telle qu'environ les deux-tiers des particules dures ( 7) se trouvent dans le tiers de la couche de recouvrement ( 2) voisine de la plaque de support ( 1).