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PROCEDE DE FIXATION, A UN FUT OU PARTIE D'OUTIL EN METAL ORDINAIRE, D'UNE PARTIE OU BOUT EN ME- TAL REFRACTAIRE, ET OUTIL EN RESULTANT.
La présente invention concerne, d'une manière gé- nérale, le soudage et elle vise plus particulièrement des outils et un procédé nouveau de fixation d'une partie d'ou- til dure ou réfraotaire à une partie d'outil en métaux or- dinaires.
L'invention a pour objet principal d'offrir un outil nouveau ayant une partie tranchante, ou travaillante, en métal réfractaire, ou en alliage de métal réfractaire qui ne se fendillera ou ne fêlera pas une fois assujetti à un corps ou fût en un métal ordinaire ou de 'base,
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Elle offre un procédé nouveau pour assujettir une partie travaillante ou tranchante, réfractaire, d'un outil à un corps ou fût d'outil sans faire fendiller ni fêler la partie travaillante.
L'un des objets importants de l'invention est de traiter une partie d'outil consistant en un carbure de métal réfraotaire et en un métal du groupe du fer de façon que cette partie fût puisse être solidement soudée à un corps d'outil,
L'invention a encore pour objet important d'offrir une partie, bout ou tranchant d'outil en tantale, carbone, ou bore, et nickel qui peut être d'outil de métal par voie éleotrolytique et être subséquemment assujetti. si so- lidement à un corps ou recouvert d'outil en métal ordinaire que ce bout ne recule pas de la pièce à travailler pendant que l'on se sert de l'outil,
Sur le dessin ci-joint fût
Fig, 1 est une vue .en perspective d'un bout ou tran- chant réfraotaire pendant son meulage pour l'ajuster à un
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tût d out il; :
2 est une vue en perspective d'une partie d'un :cet d'outil destinée à porter le bout ou tranchant repré- monté à 'la fige Fig.
1; 3 représente une phase du traitement d'un métal réfraotaire, ou d'un alliage de métal réfraotaire, afin Fig. le préparer pour sa fixation à un métal ordinaire; de 4 représente une autre phase du procédé de l'invention;
Fig. 5 est une coupe horizontale prise à travers un four, -représentant un traitement thermique des bouts ou tranchants revêtus de métal, ou plaqués;
Fig. 6 est une vue, Fig.$en perspectivej d'un fragment de fût d'outil et représente schématiquement une phase du*
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soudage d'un bout ou tranchant au fût;
Fig. 7 est une vue, en perspective, d'un bout ou tranchant et d'un fragment de fût, représentant une modifi- cation de la phase opératoire représentée à la fig. 5 et
Fig, 8 représente, en perspective, l'outil terminé.
Brièvement parlant, l'invention implique l'adapta- tion d'une partie d'outil faite d'un métal réfraotaire, comme le tantale, le columbium et le tungstène, d'un métal- lo@de, comme le carbone et le bore, et d'un métal du groupe du fer, comme le fer, le nickel et le cobalt, à une partie d'outil en un métal ordinaire ou-relativement peu. coûteux.
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On revêt ensuite, ou on "plaque", électrolytiquement la par- tie réfraotaire avec un métal qui peut être "mouillé" par
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une soudure dure et l'on ouit ce revêtement 00. "placage" ..,.;.. # ..'. < .'*.<: ,Jf""'(. <k-l, sur la partie réfractaire, après quoi 1', ,,,!Q, :.:{( partie en métal ordinaire la partie d'outil revêtue ou plaquée.
Les matières ou composés de soudage usuels,ou.
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communs ne "mouillent" pas les métaux ou alliages rëirao- taires sus-mentionnés pour cette raison, entre autres, qu'il y a une surface d'oxyde dure formée sur ces métaux ou allia-
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... "''''''",,,,,.. > "..r...-,... ¯.If }\if:'f"" ges. Dono, pour souder unçipartie, bout ou trano4t do#ril en ces métaux ré±rùc#aires ou alliages demétûX ë'xâc'- taires à un corps ou fût d'outil, il est nécessaire de pla- quer ou de revêtir le bout d'outil avec une matière que l'on
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puisse souder, au moyen d'une matière de soudaga're, usuel- le, à un fût d'outil.
On a toutefois trouvé que de tels al@ liages résistent au revêement l'aide d'un métal ar voie
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éleotrolytique probablement pouar les marnas xaigons qu'ils résistent au soudage. La présente invention a donc pour objet de traiter les bouts ou tranchants d'outils, ou autres dispositifs, faits de métaux ou alliages -réfractaires de manière qu'on puisse les rebâtir d'un métal par voie élec- trolytique et les soudér'solidement à des métaux ordinaires.
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A cette fin, on ajuste, comme c'est représenté aux figs. 1 et 2, un bout'ou partie coupante 11 comprenant un métal réfractaire, comme le tantale, un métalloïde comme le carbone ou le boxa, et un métal du groupe du fer, comme le niokel, à un siège 13.. prévu sur un fût ou corps d'outil 13,en moulant le bout au moyen d'une meule 14. Ce meulage 'du bout ou tranchant ,est fait avec soin afin de ne pas chauffer le bout réfractaire. Il est important d'éviter des changements brusques dans la température du bout, parce que des changements brusques de température peuvent produire une dilatation de celui-ci, ce qui aurait pour résultat de faire fendiller ou de fêler le bout ou partie tranchante 11.
Bien que le fût puisse être en tout métal ordi- naire, ou peu coûteux, convenable, ayant un faible coéffi- oient de dilatation, on préfère employer ici un acier tenace tel que celui connu dans l'industrie sous le nom d'acier à oiseaux* En préparant le fût 13 pour la réception du bout ou tranchant 11, il est important de supprimer les efforts d'usinage dans celui-ci avant d'essayer de le monter et après la formation du siège 12 dans le fût 13. Ces efforts peuvent êtresupprimés en chauffant le fût dans un four clos à environ 9800 C. et en le laissant refroidir lentement pen- dent environ huit.heures.
Une fois que le bout ou tranchant 11 a été ajusté au siège 12,on le traite de façon que la soudure effectue un joint entre ce bout et la siège 12. La demanderesse a trouvé que les métaux réfractaires, ou des alliages de ceux- ci, tels que ceux déjà mentionnés, peuvent être recouverts de métal par voie électrolytique à lacondition de les soumettre d'abord à un réactif quimarquera de petits creux leurs surfaces, ou les rendra rugueuses.
En conséquence, on
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fait fondre de la potasse oaustique de bonne qualité.15. et on la chauffe avec précaution par tout moyen de chauffage convenable tel que celui représenté schématiquement en 16 à la fig, 3, jusqu'à ce que l'eau et la vapeur aient été expulsées delà potasse caustique et que la température du bain fondu soit à une chaleur rouge sombre, la potasse caustique étant ainsi chauffée dans un réoipient ou creuset en nickel 17. On chauffe ensuite lentement le tranchant .il. et on le plonge dans ce bain de potasse caustique fondue au moyen de tenailles 18 et d'un petit fil de fer 19 attaohé au dit tranchant.
Après avoir préalablement réchauffé le tranchant comme décrit ci-dessus, on le descend dans le creu- set 17 et on le déplace dans le bain de potasse.Cette solu- de potasse fondue attaque vigoureusement la tranchant au bout 11 en le laissant aveo une surfaoe rugueuse ou marquée de petits creux qui, à ce qu'à trouvé la demanderesse, peut être revêtue, par voie éleotrolytique, de métaux qui peuvent être mouillés par des soudures dures ordinaires,
Le réchauffage, ou chauffage préalable, du bout 1,1-avant de l'immerger dans le bain de potasse fondue évite l'élévation brusque de la température de ce bout à celle du bain et c'est une précaution contre le fendillement ou craquelure du bout, qui pourrait être causé par un change- ment de température brusque de celui-ci.
On retire le bout rugueux 11 de la potasse caustique et on le laisse refroidir, après quoi on en enlève, par lavage à l'eau, la potasse qui, y adhère..
Ce traitement du bout 11 met probablement à décou- vert le métal de base ou de liaison dont il est fait usage dans 1 alliage; L'invention n'est toutefois pas limitée à la théorie sur laquelle repose cette action de la potasse sur le bout réfraotaire. Quelle que puisse être (Jette actions, le fait est que le bout ou tranohant peut être revêtu de
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métal) par voie électrolytique, après qu'il a été soumis à l'agent qui le marque depetits creux ou le rend rugueux.
On plonge ensuite le bout ou tranchant dans une solution 21 d'un sel d'un métal, tel que le cuivre ou le niokel, avec lequel il doit être "plaqué" ou dont il doit être révélai La demanderesse fait de préférence usage d'un sel de nickel et nickelle le bout comme c'est représenté schématiquement à la fig. 4, parce que bien que le nickel où le cuivre fasse un placage satisfaisant pour le bout, le nickel ne se dissout pas dans une soudure à l'argent, qui à un bas point de fusion, et ne laisse pas à nu le bout réfractaire 11.On peut,pour niokeler le bout 11, faire usage de tout bain de niokelage industriel utilisant une électrode en nickel pur, telle que celle représentée en 22 à la fig.
4, l'important étant de maintenir le bain 21 à l'état acide ., .. afin d'assurer une adhérence entre le nickel et le bout immer- gé dans la bain de nickelage.
On chauffe ensuite le bout plaqué, ou revêtu, dans le vide ou dans une atmosphère d'hydrogène, à une température d'au moins 1000 degrés C pour réduire les oxydes,quels qu'ils soient, qui .peuvent rester encore sur le bout 11 et pour cuire la niokelure sur ce bout. Ce chauffage du bout plaqué ou nickelé peut se faire de toute manière convenable, dans un four 32, par exemple, comme le représente la fig.
5, Bien que le four 32 ne fasse pas, en lui-même, partie de l'in- vention et que sa description ne soit point nécessaire à une complète compréhension de colle-ci, il peut ôtxe bon de mentionner qu'il peut comprendre, en bref, un cylindre d'alundum poreux 35 pour porter un récipient ou cuvette 34 destinée à tenir une pluralité de bouts plaqués 11.
Ce cy- lindre peut être enfoui dans une poudre réfractaire 35, comme la poudre de magnésie, et chauffé par un enroulement ''de molyb@ène, 36,auquel de l'énergie est fournie par une source oonvenable; non représentée la poudre 35 et le oylin-
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, 7 -378453 dre 33, enfoui dedans, sont portés dans un réoipient oonve- nable 37, pourvu d'entrées 38 pour fournir de l'hydrogène au cylindre d'alundum. Une pluralité de bouts peuvent être ainsi chauffés dans le four, et rendus par cela même prêts pour la fixation du fût 13.
En assujettissant le bout plaqué 11 au siège 12, il est important d'éviter un chauffage rapide de ce bout et de contrôler le chauffage et le refroidissement du fiât et du bout de manière à empêcher le fendillement ou fêlure de ceux-ci dû aux efforts causés par les coefficients de dila- tation thermiques différents.
Bien qu'on ohoisisse, pour faire le fût, une matière possédant.un coefficient de dilatation thermique relativement faible, l'acier à oiseaux employé à un coefficient de dilatation supérieur à celui du bout réfraotaire 11.
la demanderesse a trouvé que, si l'on essaie de souder le bout'Il au siège 12 par les méthodes qui se présentent la plus facilement et naturellement à l'esprit, comme par exemple en chauffant le fiât Il au point de fusion de la soudure sur le siège 12, aveo le bout 11 en plaoe, ou placé subséquemment, sur ce siège, et,en laissant refroidir l'outil, il arrive fréquemmant que lebout 11 se fendille en se refroidissant, pour empêcher ce fendillement du bout 11,on immerge partiellement, comme le représenté la fig, 6, le fût 11 dans un milieu ou liquide refroidissant contenu dans,un réai- pient ou cuvette pour refroidir ce fût et limiter sa tempé- rature maximum au cours del'opération de 'soudage subséquente.
On applique convenablement tout flux ou fondant de soudage convenable oomme le borax, au bout 11 et au siège 12 en peignant, par exemple, ce bout et ce siège avec le fon- dant de soudage et on applique au siège 12 une soudure dure dure.
85* Bien que l'on puisse employer toute soudure/usuelle qui mouillera les deux surfaces à souder, il est préférable
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an faire usage d'une soudure à l'argent comprenant sensible ment 60,% d'argent, 85% de cuivre ét 15% de zinc, parce qu'une telle soudure a un point de fusion relativement bas et qu'on a trouvé qu'elle assujettit solidement le bout au fût.
A cause de la faible conductibilité thermique de la matière du bout, il est impraticable d'employer une soudure à point de fusion plus élevé parce que la température au joint entre le bout et le fût n'atteindra pas un point qui ramollira ou fondra une soudure à haut point de fusion de ce genre,
On chauffe ensuite la soudure par tout moyen convenable, tel qu'un chalumeau oxyhydrique ou oxyacétylénique
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représenté schématiquement en 2& à la fig 6. Ce chalumeau 26 possède de préférence, comme représenté, une buse qui donne une flamme mince que l'on peut diriger sur le siège 12 sans chauffer appréciablement d'autres parties du fût.
Pendant qu'on prépare ainsi le siège la, on chauffe
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lentement le bout plaqué j à environ 8150 0. par un moyen quelconque convenable, tel qu'un four à gaz ou électrique ,et on maintient cette température du bout jusqu'à ce que la soudure sur le siège 12, atteigne l'état fondu sous l'effet de la chaleur fournie par le chalumeau 2±, Ce chauffa- ge lent du bout 11 peut se faire en plaçant d'abord un bout, de champ, devant le four, puis en le faisant avancer graduel-
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.. , ... , t lement dans celui-ci, On enlève ensuite.du four, avec des tenailles chaudes 27, le bout chauffé et on l'appuie sur la soudure fondue sur le siège 12.
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Comme c'est eapr6senté à la fig. 7j,lune plaque 28p en toute matière bonne conductrice de la chaleur, comme le gàivre, peut remplacer la auvatta,.é.i: 'xefroïd.s- saut ou eau 2z qutelle contient, san"sue oeak4 oôn.stituâ" une dérogation à l'esprit dol'invention. Il est également faisa- ........ ¯' i";>i' ble, comme c'est représenté sur le.dessina(f&gj7) de ohauffer le bout après qu'il a été.-placé stirqyâ"47sb " "a xél"I"^Iondua sur
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le siège 12, par un moyen quelconque oonvenable, comme le chalumeau 29.
Il va naturellement sans dire que, dans le cas ou l'on chauffe ainsi le bout 11, on le réchauffe préalable- ment afin d'éviter qu'il craque ou se fendille. Soit la plaque 28,ou le liquide 23, empêchera la température du fût 13 de s' élever à celle à laquelle elle pourrait autrement être élevée et assurera un refroidissement plus rapide du fût, ou de la partie ayant le plus fort coefficient de dilatation, que ,du bout Il* Dans un cas comme dans l'autre on tient le bout 11, au moyen des tenailles 27, sur le siège 12 jusqu'à ce que la souàare 2fi ait ait prise, après quoi on enlève l'ou- til de l'eau 23, ou de la plaque 28, et on le laisse,refroi- dir à l'air ;
bien on peut le placer dans de la magnésite ou du silocel ou tout autre milieu calorifuge convenable et le laisser refroidir pendant plusieurs heures.
La demanderesse a trouvé que le bout plaqué 11, après que le placage a été cuit dans le four 32, peut égale- ment être assujetti au fût 13 au moyen d'un métal ou alliage à bas point de fusion, tel que le zinc, du zinc aveo sonsi- blement 0,25% d'aluminium pour augmenter la fluidité du zinc, ou un zinc avec 0,25% d'aluminium et jusqu'à 5% de cuivre.
Bien que l'on puisse faire usage, pour assujettir le bout plaqué au fût, de tout métal ou alliage à bas point de fusion, capable de s'allier à la nickelure, ou de la mouiller, la demanderesse préfère employer du zino ou des alliages de zino fondant à sensiblement 419 C.
Pour assujettir ainsi au fût le bout plaqué ou nickelé, on applique au siège 12 tout flux ou fondant de soudage doux convenable, comme du chlorure d'ammonium, ou du chlorure d'ammonium et du chlorure de zino. On prépare un bain du zinc ou alliage de zinc sus-mentionné en fondant le zino, ou son alliage, dans un creuset. Ensuite, on plonge ou l'on immerge partiellement le bout plaqué 11 et le fût 13
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dans ce bain de zinc fondu, le fat étant plongé dans le métal fondu de façon que le siège 11 soit immergé dans celui-ci, Le zino ou alliage adhère d'une façon tenace au bout plaqué 11.
Lorsque le 'bout il et le siège 12 du fût ont été revêtus du métal fondu, on les retire du bain avec des te- nailles, ou par un autre 'moyen convenable, et on place le .bout sur le siège 12 sur lequel on letient jusqu'à ce que le zinc ait fait prise. On laisse ensuite refroidir l'outil à l'air et, si on le désire, on peut enlever le zinc sur les cotés du fût et du bout, pour terminer l'outil.
L'outil terminé est représenté à la fig. 7, d'après laquelle on notera qu'une couche extrêmement mince, 31, de soudure à l'argent, ou de zino, tient solidement le bout 11 .9= le siège 12 et effectue un joint extrêmement, étroit et intime entre le bout et le fût. Le bout d'un tel outil ne se fendillera pas en se refroidissant, non plus qu'il ne s'é- loignera, ou reculera, de la pièce à travailler. Le nouveau procédé de l'invention donne un outil qui convient particu- lièrement bien pour un travail précis et l'exécution de tra- vaux durs'
Bien qu' on ait représenté une forme de réalisation préférée de l'invention appliquée à un type particulier d'ap- pareil, elle est applicable à d'autres usages.
Il est évident que des changements et modifications peuvent également se présenter d'eux-mêmes à l'esprit et que, par conséquent, ces changements et modifications qui peuvent se présenter d'eux- mêmes à l'esprit d'une personne de la partie rentrent dans le cadre de l'invention.