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La présente invention est relative aux outils, et elle vise par- ticulièrement un mode de fixation, sur une barre d'acier, d'un grain d'outil ou d'une pointe en matière spéciale, constituée par exemple au moyen d'un carbure de tungstène cobalté convenablement préparé.
La Société demanderesse a souvent utilisé, pour la fixation des grains sur le manche ou porte-outil, la brasure au cuivre ou au laiton. Ce procédé offre des inconvénients particulièrement sensibles lorsque les outils font des coupes profondes ou à vitesse élevées réchauffement élevant la tem- pérature à un degré suffisant pour fondre le cuivre ou le laiton, entraînant
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ainsi la séparation du grain et du manche.
Un autre inconvénient du procédé de brasure réside dans le fait qui il exige un équipement de four assez important, et que les dangers de ramollissement du métal de brasure rendent nécessaires l'utilisation' de grains d'outils assez volumineux*
On a fait beaucoup de recherches en vue d'assurer la soudure directe des grains aux barres des outils, sans arriver jusqu'ici à trouver un procédé entièrement satisfaisant. Par exemple, on a soude des grains sur des barres d'acier suivant les principes ordinaires, la soudure étant faite sous pression au moyen de nickel, de fer au de Monel, et parfois même au moyen de certains ciments appropriés.
Les outils obtenus de cette façon pa raissent offrir des qualités mécaniques satisfaisantes, maie en service ils ne résistaient pas aux effets des températures et des pressions élevées.
La Société demanderesse est d'avis que ces échecs sont dûs à la rigidité des joints ordinaires, et aux efforts thermiques qui se développant sous l'effet de réchauffement. Par exemple, toute la surface de portée des grains soudés suivant la méthode usuelle est en contact avec le métal de soudure.
Lorsque la coupe est rapide ou profonde, la chaleur intense dévelop- pée dans l'outil a pour effet d'en provoquer la dilatation; comme la liaison établie est rigide et de grande surface, le grain n'a aucune liberté de di- latation et il est inévitable qu'il se brise,
Pour appliquer la présente Invention, an insère le grain dans un logement pratiqué sur la barre porte-outil, et on soude ce grain à la bar- re, par exemple au moyen d'un chalumeau à hydrogène atomique et d'une tige soudante en fer ordinaire. Le grain et la barre peuvent avantageusement of- frir, sur leurs bords adjacentes, des biseaux qui constituent une sorte de rainure (en V ou en U) destinée à recevoir le métal soudant.
Le grain est simplement soudé à la barre par les bords, et il n'y a pas contact entre les deux eléments sur toute la surface de portée. Lorsqu'il est fixé de cette façon, le grain peut donc se dilater et se contracter dans certaines propor- tions sans être exposé à se briser ou à se détacher de la barre dans les con- ditions de service les plus dures.
Si on le désire, on peut faire intervenir 'Un fondant, mais Item.,
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plot n'en est pas indispensable. On peut, au lieu du chalumeau à hydrogène atomique, utiliser le chalumeau exyacéthlénique pour effectuer la soudure, mais l'hydrogène atomique offre l'avantage de concentrer une quantité consi- dérable de chaleur sous un petit volume, et de se prêter à l'exécution rapi- de de la soudure en un temps très court.
N'étant appliqué que pour peu de temps, le chalumeau à hydrogène atomique n'affecte dangereusement ni la composition du grain, ni les qualités requises de l'outil, et, lorsque la fixation du grain sur la barre a été fai- te au moyen d'une matière soudante à base de fer, le joint obtenu est robuste et peut résister sans détérioration au développement de chaleur intense que provoquent des coupes profondes et rapides.
En outre, la robustesse du joint entre grain et barre permet de donner au grain beaucoup moins de matière qu'on n'en doit employer lors- que la liaison se fait par brasure au cuivre ou au laiton.
A la fixation du gtain sur la barre, ce grain'et l'extrémité ad- Jacente de la barre sont portés au rouge à température uniforme, et on plon- ge l'outil complet dans des copeaux ou débris d'amiante ou de manière analogue offrant une conductibilité thermique relativement faiole et assurant le re- froidissement lent des métaux.
On comprendra mieùx les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et sans aucune limi- tation, et dans lesquels :
La Fig.1 représente une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'une barre et d'un grain disposés pour être soudés au moyen d'un chalumeau à hydrogène atomique.
La Fig.2 est une vue perspective détaillée, représentant le mode d'application du métal de soudure au grain et à la barre.
Dans ces dessins, 1 désigne une barre porte-outil, qui peut être en acier, dont l'extrémité supérieure porte uneéchancrure, et dans laquelle est placé un grain 2 en matière spéciale (telle que du carbure de tungstène cobalté)- Il est désirable que le grain 2 soit assez épais pour que ses par- ties avoisinante immédiategent l'arête tranchante ne soient pas soudées, était donné que ces parties prennent des températures très élevées qui pourraient @
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agir sur la soudure.
Les bords adjacents respectifs du'grain et de la barre sont taillés en biseau, conme on le voit en 3, pour tonner unerainure an V ou en U recevant le métal soudant 4, ce dernier peuvent être emprunte à une barre ou tige de soudure 5, praiqumement composée de fer pur mais pou- vant cependant contenir de faibles proportions de carbone, de silicium et de manganèse-
L'appareil à arc utilise dans le cas des figures comporte deux électrodes 6 et 7 montées dans des porte-électrodes 8 et 9 faisant un angle approprié entre eux, et disposés de telle façon que les électrodes puissent être amenées en Contact en un point exposé au jet gazeux sortant des orffi- ces 10 et 11 des porte-électrodes.
Le porte--électrode,9 est monté à l'ex- trémité d'un tube en U élastique i2 qui constitue le prolongement d'un tube 13, et le porte-électrode 8 est monté à l'extrémité d'un tube 14. La gaz est fourni aux pore-électrodes 8 et 9 à travers les tubes 14 et'12, et il se décharge autour des électrodes, en produisant un jet résultant qui peut âtre dirigé vers les pièces à souder.
Quand le gaz utilisé est'l'hydrogène, il passe de la forme mo- léculaire à la forme atomique et se trouve soufflé dans -le direction voulue pour la soudure. L'hydrogène atomique tonne une flambe qui peut être amenée en contact avec le métal à souder, et la recombinaison des atomes d'hyro- gène dégage des calories qui assurent l'opération de soudure.
Les jets d'hy- drogène dégagés par les porte-électrodes 8 et 9 baignent toutes les parties chaudes des électrodes, et le travail se fait dans une @tmesphère non-oxy- dante ou même réductrice, de sorte qu'on ne doit craindra aucune oxydation ni aucune inclusion de composés hydrogénés dans la soudure qui, par consé- quent, conserve son caractère ductile-
Les électrodes 6 et 7 peuvent être séparées par l'action d'une pression agissant sur un levier 16 monté sur une tige 16 assujettie à une poignée 17 entourant les tubes d'alimentation 13 et 14. Le courant est four- ni aux électrodes par l'intennédiaire de conducteurs (non représentée) tra- versant les tuyaux de gaz 13 et 14 et se reliant aux électrodes 6 et 7.
Pour souder le grain 2 à la barre 1, on place le grain dans la partie échancrée de la barre et on le fixe on position de toute manière appropriée. On déplace le chalumeau à gaz atomique, sur les bords de la bar-
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re avoisinant le grain, jusqu'à ce que ces bords prennent à peu près la température de ramollissement ou de fusion. On maintient alors en position une tige soudante 6 en fer pur ou pouvant contenir environ 0,m0% de carbone
0,20% de calcium, et 0,30 % de manganèse, par exemple. Cutte tige reste à l'arrière de la flamme du chalumeau, pendant que ce dernier parcourt tout le pourtour de la gorge continue formée par les bords en biseau La tige soudante fond, et le métal coule dans la rainure, en assurant ainsi la liai- son parfaite du grain à la barre.
Une fois que l'opération est achevée, on fixe, à la température du rouge, l'ensemble du grain et des parties voisines de la barre, soit en utilisant uae flamme exyacétylénique, soit en appliquant le gaz atomique.
Une fois porté à cette température, on plonge l'outil dans des copeaux où débris d'amiante ou de matière analogue qui en assurent le refroidissement très lent à la température ambiante,
On a trouvé qu'il était'préférable de refroidir de cette façon les pièces, au lieu de les refroidir au four, car dans ce dernier cas il se produit des efforts internes qui tendent à séparer ou à craqueler le grain.
. Bien qu'il y ait avantage à chauffer la barre et le grain après achèvement de la soudure, il n'est pas indispensable de le faire, puisque l'opération même de la soudure a déjà porté à très haute température le grain et les parties voisines de la barre' on peut donc se pisser de l'opération dernière de chauffage, et après l'exécution même de la soudure, enfouir dans l'amiante les pièces encore très chaudes qu'il s'agit de refroidir lentement.
Bien qu'on ait prévu l'utilisation comme métal souuant d'acier doux et de fer ayant une température de fusion supérieure à celle du cuivre (c'està-idre 1.530 C. environ), on peut faire servir aux mêmes opérations d'autres tiges soudantes, par exemple une tige de "Stellite" (alliage composé de chrôme, de tungstène et de cobalt) ayant une température de fusion de l'or- dre de 1,530 C. et donnant d'excellents résultats.