Brevet FR2736293A1 — publié le 19970110

COMPOSANT D'OUTIL L'invention concerne des composants pour outils. Un compact abrasif composite est constitué par un compact abrasif fixé à un substrat en carbure cémenté. Le compact abrasif est en général un compact en diamant ou un compact formé de nitrure de bore cubique. De tels compacts abrasifs sont utilisés d'une manière répandue dans l'industrie et sont décrits et illustrés dans la littéra- ture des brevets. Dans la littérature des brevets, on décrit un composant d'outil comprenant un compact abrasif fixé à un substrat en carbure cémenté le long d'une interface qui comporte des parties étagées. Des exemples d'une telle lit- térature sont les brevets US N 4 784 023, 4 997 049 et 351 773. Conformément à la présente invention, il est prévu un composant d'outil, caractérisé en ce qu'il com- porte un compact abrasif possédant une surface plane de travail présentant une arête de coupe au niveau de sa péri- phérie, et une surface opposée réunie à un substrat en car- bure cémenté le long d'une interface, un renfoncement s'étendant dans le substrat en carbure cémenté à partir de l'interface et étant rempli par un compact abrasif et com- portant une partie centrale et une partie extérieure, qui est moins profonde que la partie centrale et qui définit, selon une vue en plan, au moins une configuration de forme essentiellement ondulée, cette configuration possédant une extrémité étroite coïncidant avec une surface latérale du composant et des côtés qui se prolongent dans le composant et divergent à partir de l'extrémité étroite. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la partie extérieure définit, selon une vue en plan, trois configurations essentiellement en forme de coins. Un exemple de forme, qui fournit de telles configu- rations, est une forme dans laquelle la partie extérieure possède une forme essentiellement triangulaire selon une vue en plan. En outre l'invention porte également sur un pic pour exploitation minière, comportant un corps allongé dont une extrémité est adaptée pour être positionnée dans une structure de support tel qu'un tambour et une extré- mité de travail opposée, l'extrémité de travail possédant un composant d'outil tel que décrit précédemment, caracté- risé en ce que le composant d'outil est monté dans l'extré- mité de travail de telle sorte qu'une arête de coupe est présentée à un substrat devant être découpé, l'arête de coupe coïncidant avec l'extrémité étroite d'une configura- tion en forme de coin du composant d'outil. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 représente une vue en plan d'une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 représente une vue en élévation latérale et en coupe prise suivant la ligne 2-2 sur la figure 1; - la figure 3 représente une vue en plan d'une seconde forme de réalisation de l'invention; - la figure 4 représente une vue en plan d'un composant d'outil tel que représenté sur la figure 1 et monté dans un pic pour exploitation minière; et - la figure 5 représente une vue en élévation latérale du pic pour exploitation minière de la figure 4. L'extrémité étroite de la configuration du compo- sant d'outil selon l'invention peut être définie par une partie de l'arête de coupe, c'est-à-dire qu'elle peut com- porter un profil courbe, ou bien par un point de l'arête de coupe. D'une manière générale, et dans le cas d'un pic pour exploitation minière comme décrit précédemment, l'arête de coupe du composant d'outil, qui est utilisé pour découper un substrat, coïncide avec l'extrémité étroite de cette configuration. Ainsi, dans la pratique, la couche compacte plus mince de part et d'autre de l'extrémité étroite s'use plus rapidement, en produisant une action de coupe plus incisive et plus efficace. La partie centrale est en général complètement entourée par la partie extérieure. La forme de la partie centrale peut varier, mais, de façon typique, est circu- laire ou sensiblement triangulaire selon une vue en plan. La partie centrale est plus profonde que la partie exté- rieure. Cet agencement d'une partie plus profonde entourée par une partie moins profonde s'est avéré réduire l'inci- dence de fissures ou d'un fendillement apparaissant à la surface de travail du compact abrasif pendant l'utilisation du composant d'outil lors d'une action de coupe. Le composant d'outil selon l'invention possède de façon typique une forme de cylindre circulaire droit. D'autres formes sont possibles, mais pour de nombreuses applications, en particulier en tant qu'inserts de coupe pour des trépans ou des pics à usage minier, une forme de cylindre circulaire droit est la forme préférée. Le compact abrasif peut être n'importe quel com- pact abrasif connu dans la technique, mais est de façon typique un compact en diamant, également connu sous le sigle PCD, ou un compact formé de nitrure de bore cubique, également connu sous le sigle PCBN. Le compact abrasif peut être unimodal, c'est-à-dire que les particules utilisées pour la fabrication possèdent toutes essentiellement les mêmes dimensions moyennes, ou être multimodales, c'est-à- dire que les particules utilisées dans la fabrication pos- sèdent une gamme de tailles moyennes. Le carbure cémenté utilisé pour le substrat est n'importe quel carbure connu dans la technique tel que le carbure de tungstène cémenté, le carbure de titane cémenté, le carbure de tantale cémenté, le carbure de molybdène cémenté ou des mélanges de ces matériaux. On va maintenant décrire des formes de réalisation de l'invention en réfé- rence aux dessins annexes. Les figures 1 et 2 représentent une première forme de réalisation. En se référant à ces figures, un com- posant d'outil comprend un substrat en carbure cémenté 10 possédant une couche 12 formée d'un compact abrasif, collé au substrat. La couche de compact abrasif 12 comprend une surface de travail supérieure plane 14 définissant une arête de coupe 16 à sa périphérie et comportant une surface opposée réunie à une surface du substrat en carbure cémenté le long de l'interface 18. Dans le substrat 10 s'étend un renfoncement 20 qui est rempli par le compact abrasif. Le compact abrasif remplissant le renfoncement 20 est le même que celui de la couche 12 et en est solidaire. Le renfoncement 20 possède une partie centrale circulaire 22 et une partie extérieure moins profonde 24 qui entoure complètement la partie cen- trale 22. La partie 24 possède une forme essen- tiellement triangulaire comportant des côtés 26, 28 et 30. Des régions 32, 34 et 36 de l'arête de coupe 16 sont défi- nies entre les côtés 26, 28 et 30. Par conséquent, le triangle définit trois configurations de forme essentielle- ment ondulée comportant respectivement des extrémités étroites 32, 34 et 36 et des côtés divergents 26, 28 et 28, 30 et 30, 26. La figure 3 représente une vue en plan d'une seconde forme de réalisation d'un composant d'outil. Sur cette figure, des éléments identiques à ceux de la première forme de réalisation représentée par les figures 1 et 2 sont désignés par des chiffres de référence identiques. On notera que la différence avec cette forme de réalisation est que la partie centrale 22 possède une forme essentiel- lement triangulaire. Les composants d'outils représentés ci-dessus ont une application particulière à des pics à usage minier et à des trépans. On va maintenant décrire l'utilisation d'un composant d'outil, tel que représenté sur les figures 1 et 2, dans un pic pour exploitation minière en référence aux figures 4 et 5. En se référant aux figures 4 et 5, un pic pour exploitation minière comprend un corps allongé 40 possédant une extrémité 42 conformée et adaptée de manière à être logée dans une structure de support telle qu'un tambour (non représenté) et une extrémité de travail 44. L'extrémité de travail 44 possède une surface plane oblique 46 sur laquelle est monté un composant d'outil 48. L'extrémité de travail 44 est découpée d'une manière connue et standard sur les deux côtés 50 du composant d'outil. La manière dont le composant d'outil est monté sur la surface 46 est importante. Le sens de rotation du pic pour exploitation minière en cours d'utilisation est le sens de la flèche 52, comme on peut le voir sur la figure 5. Le montage du composant d'outil sur la surface 46 est tel que l'une des régions de coupe 32, 34 ou 36 de l'arête de coupe 16 est située à la partie supérieure et constitue l'arête qui est présentée à un substrat qui est découpé ou rodé par abrasion. La couche plus mince du compact des deux côtés de la section en forme de coin, présentée pour l'opération de coupe, s'use plus rapidement que le coin lui-même, ce qui conduit à une action de coupe plus inci- sive et plus efficace. Ainsi par exemple, en référence à la figure 4, l'arête de coupe dans la région 34 s'use plus lentement que les régions 54 du compact des deux côtés de cette région, ce qui conduit à une action de coupe plus efficace. Lorsque l'usure se poursuit, une quantité de plus en plus importante du compact abrasif est retirée, ce qui éventuellement conduit au dégagement de la partie centrale 22. Cette région possède une résistance à l'usure plus éle- vée que la région alentour en raison de l'accroissement de l'épaisseur de la couche de diamant. On a trouvé que la configuration étagée du ren- foncement réduit l'apparition d'une fissuration ou d'un fendillement apparaissant dans la surface de travail de la couche de compact abrasif. Le composant d'outil selon l'invention peut être réalisé au moyen de procédés connus dans la technique. Par exemple on forme un renfoncement possédant la configuration étagée désirée, dans un corps en carbure cémenté. On place ensuite dans le renfoncement les particules abrasives nécessaires pour former le contact abrasif. Ceci forme un ensemble non lié que l'on peut soumettre à des conditions de température élevée et de pression élevée appropriées pour produire un compact abrasif. Ces conditions sont bien connues et décrites par exemple dans le brevet US mentionné précédemment. REVENDICATIONS 1. Composant d'outil, caractérisé en ce qu'il comporte un compact abrasif possédant une surface plane de travail présentant une arête de coupe au niveau de sa péri- phérie, et une surface opposée réunie à un substrat en car- bure cémenté (10) le long d'une interface, un renfoncement (20) s'étendant dans le substrat en carbure cémenté à partir de l'interface et étant rempli par un compact abrasif et comportant une partie centrale (22) et une par- tie extérieure (24), qui est moins profonde que la partie centrale et qui définit, selon une vue en plan, au moins une configuration de forme essentiellement en forme de coin, c e t t e configuration possédant une extrémité étroite (32,34,36) coïncidant avec une surface latérale du composant et des côtés (26,28;28,30;30,26) qui se prolongent dans le compo- sant et divergent à partir de l'extrémité étroite. 2. composant d'outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie extérieure (24) définit, selon une vue en plan, trois configurations essentiellement en forme de coins. 3. Composant d'outil selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie extérieure (24) possède une forme essentiellement triangulaire selon une vue en plan. 4. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité étroite (32,34,36) est définie par une partie de l'arête de coupe. 5. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité étroite est définie par un point sur l'arête de coupe. 6. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il possède la forme d'un cylindre circulaire droit. 7. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie cen- trale (22) est circulaire selon une vue en plan. 8. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie cen- trale (22) possède une forme essentiellement triangulaire selon une vue en plan. 9. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie exté- rieure (24) entoure complètement la partie centrale (22). 10. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le compact abrasif est un compact en diamant ou un compact en nitrure de bore cubique. 11. Composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le carbure cémenté pour le substrat est choisi parmi le carbure de tungstène cémenté, le carbure de titane cémenté, le carbure de tantale cémenté, le carbure de molybdène cémenté et des mélanges de ces matériaux. 12. Pic pour exploitation minière, comportant un corps allongé (40), dont une extrémité (42) est adaptée pour être positionnée dans une structure de support, et une extrémité opposée de travail (44), l'extrémité de travail possédant un composant d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le composant d'outil (48) est monté dans l'extrémité de travail (44) de telle sorte qu'une arête de coupe est présentée à un subs- trat devant être découpé, l'arête de coupe coïncidant avec l'extrémité étroite d'une configuration en forme de coin du composant d'outil.