Brevet FR2687530A1 — publié le 19930827

La présente invention concerne une pièce d'usure pouvant être fixée sur un outil à protéger, par exemple un outil de travail du sol, dans le domaine du machinisme agricole ou des travaux publics. Il peut s'agir, en particulier, de socs ou pointes de charrues, de sous-soleuses ou de toute autre machine destinée à travailler le sol. Dans la suite, par commodité, on se réfèrera à la protection d'un soc de charrue, mais il doit être bien compris que ce n'est là qu'unie application possible parmi d'autres. Une charrue est utilisée pour ameublir, émietter, retourner et mélanger le sol ainsi que pour enfouir les débris. C'est un outil complexe par son mode d'action, par ses réglages et par ses équipements qui influent sur le travail réalisé. Le choix des équipements fonctionnels que constituent les pointes de soc doit tenir compte du type de 501, de la rotation de la bande de terre à retourner et de la puissance de traction disponible. Le soc est destiné à découper horizontalement la bande de terre à retourner. La bande de terre découpée verticalement par le coutre et horizontalement par le soc se trouve soulevée par l'inclinaison d'entrure du soc, elle se tord et bascule sur le versoir, puis retombe, après rotation et translation latérale, sur la bande de terre précédente. Ce mouvement relatif de la terre sur le soc, associé à la pression importante du sol sur le soc, sont générateurs d'usure par abrasion. C'est pourquoi les socs sont protégés par des pointes de socs1 amovibles et interchangeables. La pointe défonce la terre devant le soc et le protège par là même de l'effet d'abrasion à l'endroit où cette abrasion a l'effet le plus rapide. Les pointes connues sont réglables et/ou réversibles, elles sont obtenues à partir des mêmes matériaux que les socs. Le remplacement et les réglages rendus nécessaires par le besoin d'obtenir un résultat agronomique constant et homogène constituent pour l'utilisateur une perte de productivité de l'opération de labour et une source de dépenses augmentant le coût du travail du sol. L'amélioration de la tenue à l'usure a déjà fait l'objet de recherches. Ainsi il a été notamment proposé d'après FR-A-2 57 242 de fixer, sur un soc de charrue, une pointe de soc amovible, destinée à servir de pièce d'usure, et qui est constituée d'un corps ayant une configuration très grossièrement parallélépipèdique, dont une extrémité d'attaque dite "zone utile" est à l'écart d'une zone dite "de fixation" de ladite pièce sur ledit outil, ladite zone de fixation ayant une épaisseur dite "de référence" et ladite zone utile ayant une épaisseur qui va croissant depuis le bord libre de ladite extrémité, de sorte que ladite zone utile est au moins en partie biseautée. La présente invention propose une pièce d'usure de ce type général, mais qui se différencie de FR-A-2 57 242 par le fait que - à l'opposé de ladite extrémité libre, la partie biseautée, formant surface d'attaque, détermine une crête telle qu'au niveau de cette crête, l'épaisseur du corps est égale au moins au double de l'épaisseur de référence, et en ce que - au delà de cette crête, est formée une surface de fuite au niveau de laquelle l'épaisseur du corps va en décroissant rapidement pour atteindre ladite épaisseur de référence, ladite zone utile étant ainsi constituée par la partie dudit corps qui comprend ladite surface d'attaque, ladite crête et ladite surface de fuite. En effet, à la différence de la pièce d'usure selon l'invention, celle proposée par FR-A-2 57 242 a pratiquement en tous points, sauf dans la partie biseautée de la zone utile, une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur de référence. Il est certes prévu que l'extrémité d'attaque à utiliser en second lieu, dans cette pièce qui est inversable, soit à l'origine plus épaisse que celle à utiliser en premier lieu, mais ce surcroit d'épaisseur n'est pas significatif par rapport à l'épaisseur de référence. Là ne réside d'ailleurs pas l'invention objet de FR-A-2 57 242, selon laquelle il est proposé une combinaison, présentée comme nécessaire, de caractéristiques destinées à atténuer l'effet de surépaisseur du soc et à protéger latéralement le contresep. Ces caractéristiques consistent en la présence d'un renflement qui va, en s'épaississant, depuis l'extrémité libre de la zone d'attaque jusque vers la zone de fixation et qui a une surface formant transition, en pente douce, entre la surface supérieure -plane- de la pièce et sa surface inférieure. Il s'agit donc d'un renflement latéral. Or, l'étude du mode de dégradation des pointes de soc a montré que l'usure était davantage une usure frontale qu'une usure latérale, d'où la géométrie proposée pour la pièce selon l'invention qui aboutit à lui donner un profil iso-résistant à l'usure. La présence d'une surépaisseur considérable de matière dans la zone utile de la pièce permet d'obtenir un mode de travail du sol par éclatement et non plus par simple coupe comme cela est le cas avec les outils connus à biseau fin. L'écoulement tel quel de la bande de terre labourée est remplacé par un écoulement de mottes fractionnées beaucoup moins agressif. De préférence, la crête de la zone utile est en forme d'étroit plateau sensiblement triangulaire dont un premier côté est approximativement parallèle à ladite extrémité libre (c'est-à-dire au tranchant) et dont un deuxième côté, de très faible longueur par rapport audit premier côté, se confond avec l'un des bords, dits "latéraux", dudit corps. D'une manière connue en soi, la surface d'attaque de la zone utile est sensiblement plane ; par contre, la surface de fuite est, elle, sensiblement concave, privant ainsi de support la terre dès qu'elle a franchi la crête et limitant au maximum son effet d'abrasion sur la zone de fixation destinée à recevoir l'implantation des boulons de fixation de la pièce sur l'outil à protéqer. Dans ces conditions, les boulons de fixation ne sont plus des éléments fongibles. A la différence de FR-A-2 57 242, les faces supérieure et inférieure de la pièce sont réunies par des surfaces latérales abruptes, et non en pente douce, et les bords latéraux qui déterminent ces surfaces vont légèrement en diverqeant depuis la zone de fixation vers l'extrémité libre avers le tranchant). Il est avantaaeux que la sous-face, c'est-à-dire la face de la pièce qui est destinée à être appliauée contre l'outil à protéqer, comporte au moins un talon s'étendant à partir de ladite extrémité libre et formant une surépaisseur sur une partie de la sous-face correspondant à peu près à la zone utile. Son bord opposé à ladite extrémité libre dont est équipée la pièce épouse le bord de l'outil de sorte que le talon protège le taillant du soc et les boulons de fixation. De préférence, la pièce d'usure selon l'invention est inversable, c'est-à-dire que, d'une manière connue en soi, elle a deux extrémités d'attaque opposées par rapport à la zone de fixation et elle est susceptible d'être fixée sur l'outil selon deux orientations à 18O l'une de l'autre. Dans ce cas, à chacune de ses extrémités d'attaque, est prévue une zone utile telle que définie plus haut. Comme il ressort de ce qui précède, la forme de la pièce d'usure est complexe. Or, il est difficile de réaliser de telles formes en forqeaqe ou estampaqe, car la transformation d'un corps plat en un corps présentant de tels reliefs, par exemple par estampage, nécessite de nombreuses frappes et la mise en oeuvre de machines très coûteuses et très puissantes. Cette difficulté est résolue par l'invention qui propose de fabriquer la pièce en fonte moulée. Plus précisément, l'invention propose de fabriquer la pièce en fonte moulée et de lui faire subir éventuellement un traitement thermique L'utilisation de fonte traitée thermiquement, matériau peu coûteux et mis en forme par moulage, représente une économie significative par rapport aux procédés de forgeage suivis de traitements anti-usure connus, tels que la fixation par brasage de plaquettes anti-usure en carbure de tungstène ou par projection de mélanges pulvérents à base de carbure de tungstène. La fonte traitée thermiquement ou non présente le meilleur compromis technico-économique du point de vue élaboration, mise en oeuvre et tenue à l'usure par abrasion Elle ne nécessite aucun renforcement, ce qui constitue une économie considérable par rapport aux solutions connues évoquées rapidement ci-dessus. Les pièces selon l'invention, ainsi réalisées, sont monoblocs et homogènes. Leur résistance à l'abrasion est constante pendant toute leur durée de vie. Les caractéristiques obtenues sont les suivantes - résistance à la traction : 8 à 15 MPa, - limite d'élasticité à ,2 % en traction : 5 à 188 MPa, - résistance à la flexion : minimum 9 MPa, - résistance à la flexion alternée (fatigue) : minimum 25 MPa, - dureté Brinell : minimum 28 HB L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure l est une vue en élévation d'une forme d'exécution de la pièce selon l'invention, vue côté face d'attaque, - la figure 2 est une vue en élévation de la pièce de la figure 1, vue côté sous-face, - les figures 3 et 4 sont respectivement une vue de profil et une vue en perspective de la pièce des figures 1 et 2, - la figure 5 illustre le processus d'iso-usure de la pièce, et - la figure 6 est une vue semblable à la figure 5 mais montrant, à titre de comparaison, l'usure d'une pièce de conception classique. Si l'on se réfère aux figure 1 à 4, on voit une pièce d'usure pour soc de charrue, constituée d'un corps allongé l, grossièrement parallèlépipèdique, dont les petits côtés sont désignés par 2 et 3, et dont les grands côtés sont désignés par 4 et 5 (figure 2). Chacun des grands côtés est en fait en trois parties (figure 1) : une première partie rectiligne 4a, 5a, une deuxième partie rectiligne 4b,5b décalée latéralement par rapport à la première partie rectiligne 4a,5a et une troisième partie 4c,5c, courbe, assurant la transition entre les premières et secondes parties. Les parties de grands côtés 4a, 5a d'une part et 4b,5b d'autre part ne sont pas parallèles : elles divergent légèrement en direction respectivement des petits côtés 2 et 3. Dans le corps l sont ménagés deux trous 6,7 pour le passage de boulons de fixation sur l'outil à protéger. Ces trous 6, 7 sont alignés selon un axe S-S, orthogonal à un plan de symétrie X-X de la pièce (abstraction faite du talon 8 sur lequel on reviendra plus loin), plan X-X qui coupe en leur milieu les parties courbes 4c, 5c des grands côtés du corps. Le corps l est subdivisé en trois parties par deux plans Y-Y et Z-Z parallèles au plan X-X et sensiblement tangents, respectivement, aux trous 6 et 7, à savoir en une zone utile 9 allant du plan Y-Y au petit côté 2, une zone utile 1 allant du plan Z-Z au petit côté 3 et une zone de fixation il comprise entre les plans Y-Y et Z-Z. On comprend que la pièce 1 peut être montée sur l'outil selon deux orientations opposées à 180, ce qui permet, lorsque sa zone utile 9 est usée, d'inverser la pièce sur l'outil et de mettre en service la zone utile 1, ce qui est, bien entendu, connu en soi. Comme on le voit mieux à la figure 3, dans la zone de fixation 11, le corps a une épaisseur el dite "de référence". Chaque zone utile 9, 1 présente des variations notables d'épaisseur par rapport à cette épaisseur de référence el. Ainsi, au niveau du petit côté 2 ou 3 (également appelé bord libre ou tranchant) l'épaisseur e2 du corps est inférieure ou égale à l'épaisseur de référence el. A partir de ce petit côté 2 ou 3, l'épaisseur croît rapidement en direction de la zone de fixation 11 jusqu'à un maximum e3 définissant une crête 12. Au niveau de la crête 12, l'épaisseur e3 du corps est au moins égale à deux fois l'épaisseur el, si ce n'est bien davantage. Dans la suite, on ne décrira que la zone utile 9, les mêmes commentaires s'appliquant à la zone utile 1. L'augmentation d'épaisseur entre le côté 2 et la crête 12 créée une surface d'attaque 13 en biseau. Cette surface 13 est sensiblement plane. La crête 12 revêt la forme d'un étroit plateau sensiblement triangulaire dont un premier côté 14 est parallèle au tranchant 2 et dont une deuxième côté 15 se confond avec une partie du grand côté 4a. Comme on le voit, la longueur du deuxième côté 15 est très faible par rapport à celle du côté 14, par exemple de l'ordre du quart ou du cinquième. Le troisième côté 16 du plateau triangulaire est concave comme est également concave la surface dite "de fuite" 17 qui s'étend de ce côté 16 à la zone de fixation 11. Dans la zone à laquelle correspond la surface de fuite 17, l'épaisseur du corps 1 va en décroissant rapidement pour atteindre l'épaisseur de réference el. Les faces supérieure (d'attaque - Fig 1) et inférieure (sous-face - figure 2) sont réunies par des surfaces latérales 18 abruptes. D'une manière connue en soi, et comme on le voit à la figure 3 par rapport à l'horizontale H-H, la sous-face de la pièce 1 n'est pas plane mais légèrement vrillée autour du plan de symétrie S-S. La sous-face de la pièce 1 présente un talon d'emboîtement 8 adapté à protéger le taillant du soc. Ce talon est constitué par une zone d'épaisseur e4 surajoutée (figure 4), épaisseur e4 qui est de l'ordre du tiers de l'épaisseur de réference el. Le talon est délimité (figure 2) par le petit côté 2, une fraction 4d de la partie 4a de grand côté; une fraction 5d de la partie 5a de grand côté et par une ligne brisée 19 réunissant les extrémités des côtés 4d et 5d et opposée au côté 2. La configuration de cette ligne brisée correspond à celle du bord de l'outil à protéger qui vient s'emboîter contre le talon 8. La forme d'exécution représentée ne comporte qu'un seul talon et le premier montage de la pièce sur l'outil sera fait de telle sorte que le talon soit "mis en service". Il est bien entendu qu'une fois la pièce inversée, il n'y aura plus de talon protégeant de l'usure en sous-face. On pourrait naturellement prévoir un talon à chaque extrémité de la sous-face, mais dans ce cas il faudrait prendre garde à ce que cela n'induise pas d'efforts indésirables sur la zone de fixation 11 par suite de tension due au serrage des boulons. Si l'on se réfère à la figure 5, on voit quelle configuration a prise la pièce après qu'elle ait été utilisée dans les deux sens : la partie en pointillés a disparu du fait de l'abrasion qui a fait progressivement "reculer" les tranchants 2 et 3, devenus 2' et 3', sans que la direction et la géométrie desdits tranchants aient été modifiées, ni que les surépaisseurs aient disparu. Les références U1, U2 et U3 désignent respectivement la zone d'usure frontale principale, la zone d'usure frontale secondaire et la zone d'usure latérale. Comme on le voit, l'usure frontale principale x est voisine en importance de l'usure frontale secondaire y. La configuration d'origine des surépaisseurs de la pièce indiquées en 2 et 21 et qui appartiennent aux zones utiles 9 et 1 (zone d'attaque biseautée/crête/zone de fuite) confère donc des propriétés d'iso-usure à ladite pièce. Par contre, si l'on se réfère à la figure 6, où l'on a utilisé les mêmes références qu'à la figure 5, mais en y ajoutant l'indice a, pour désigner les mêmes objets, on voit que la géométrie et l'orientation des tranchants 2a et 3a, devenus 2'a et 3'a, ont été complètement modifiées et que l'usure frontale principale xa est voisine du double en importance de l'usure secondaire ya. REVENDICATIONS 1 - Pièce d'usure pouvant être fixée sur un outil à protéger, tel qu'un soc de charrue, laquelle pièce est constituée d'un corps (1) ayant une configuration très grossièrement parallélépipèdique, dont au moins une extrémité d'attaque dite "zone utile" (9, 1) est à l'écart d'une zone dite "de fixation"(11) de ladite pièce sur ledit outil, ladite zone de fixation (11) ayant une épaisseur dite "de référence" (el) et ladite zone utile (9, 1) ayant une épaisseur qui va croissant depuis le bord libre (2, 3) de ladite extrémité, de sorte que ladite zone utile (9, 1) est au moins en partie biseautée, caractérisée en ce que - à l'opposé de ladite extrémité libre (2,3), la partie biseautée, formant surface d'attaque (13), détermine une crête (12) telle qu'au niveau de cette crête, l'épaisseur (e3) du corps (1) est égale au moins au double de l'épaisseur de référence (el), et en ce que - au delà de cette crête (12), est formée une surface de fuite (17) au niveau de laquelle l'épaisseur du corps va en décroissant rapidement pour atteindre ladite épaisseur de référence (el), ladite zone utile (9, 1) étant ainsi constituée par la partie dudit corps (1) qui comprend ladite surface d'attaque (13), ladite crête (12) et ladite surface de fuite (17). 2 - Pièce d'usure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite crête (13) est en forme d'étroit plateau sensiblement triangulaire dont un premier côté (14) est approximativement parallèle à ladite extrémité libre (2, 3) et dont un deuxième côté (15), de très faible longueur par rapport audit premier côté (14), se confond avec l'un des bords (4a, 5a), dits "latéraux", dudit corps. 3 - Pièce d'usure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la surface d'attaque (13) est sensiblement plane. 4 - Pièce d'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée la surface de fuite (17) est sensiblement concave. 5 - Pièce d'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'entre ladite extrémité libre (2, 3) et ladite zone de fixation (11) du corps, ses bords latéraux (4, 5) déterminent des surfaces latérales abruptes (18). 6- Pièce d'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les bords latéraux (4a, 5a et 4b, 5b) de la pièce divergent depuis la zone de fixation (11) vers l'extrémité libre (2, 3). 7 - Pièce d'usure selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisée en ce que la face de la pièce destinée à être appliquée contre l'outil à protéger, dite "sous-face", comporte au moins un talon (8) s'étendant à partir de ladite extrémité libre (2, 3) et formant une surépaisseur (e4) sur une partie de ladite sous-face, le bord (19) dudit talon (8) opposé à ladite extrémité libre (2, 3) ayant une configuration adaptée à épouser celle du bord de l'outil. 8 - Pièce d'usure inversable ayant deux extrémités d'attaque (2, 3) opposées par rapport à la zone de fixation (11), ladite pièce étant susceptible d'être fixée sur l'outil selon deux orientations à 18O l'une de l'autre, caractérisée en ce que ladite pièce comporte à chacune de ses extrémités d'attaque (2, 3) une zone utile (9, 1) telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9 - Pièce d'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée en fonte moulée.