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Publication number: BE381181A
Authority: BE

Description


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  Outils et instruments de travail composés. 



   La présente invention se rapporte principalement à des outils et instruments de travail composé, qui comportent au moins une partie consistant en "alliage dur", qui constitue la partie travaillante de l'outil ou instrument. 



  Sous le nom de "alliage dur", il faut entendre des alliages frittés ou fondus à base de carbures métalliques (par exemple de carbure de tungstène) de métaux à point de fusion   élévé   (à point de fusion supérieur à 2000  C), avec ou sans addition d'un métal auxilaire à point de fusion plus bas (par exemple cobalt, nickel, fer). L'invention a principalement pour but d'obtenir des outils et des in- struments de travail du genre mentionné, qui se caracté- risent par un mode de fabrication, pouvant être réalisé techniquement très rapidement et par suite particulièrement avantageux, et qui présentent de bonnes propriétés mécaniques et physiques.

   Ce but est atteint, dans les outils et in- struments de travail mentionnés, conformément à l'inven- tion, par le fait que la partie en alliage dur ou les 

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 parties en alliage dur des outils ou instruments de travail sont reliées rigidement au corps de base (par exemple au marche) des outils ou instruments de travail par le procédé de "pressage à chaud". Par "pressage à chaud", il faut entendre une opération, dans laquelle la partie à fabriquer en alliage dur est simultanément soumisé à l'application d'une pression et d'une température élevée. 



   En second lieu, l'invention porte sur les procédés ser- vant à la fabrication des outils et instruments de travail mentionnés, ainsi que sur les appareils qui sont utilisés pour l'exécution de ces procédés. 



   Sur le dessin ci-joint sont représentés schématique- ment trois formes de réalisation d'appareils, ainsi que les outils et instruments de travail pouvant être fa- briqués au moyen de   ceux-ci.   



   Les figs. 1, 3 et 6 représentent chacune une vue en coupe verticale par les appareils constituant le premier, le deuxième et le troisième exemples de réalisation, ainsi que les outils produits avec   ceux-ci...   



   Les figs. 2 et 7 représentent chacune une coupe hori- zontale suivant la ligne 2-2 et 7-7 de la fig. 1 et de la fig. 6, respectivement, vue par le haut. 



   Les figs. 4 et 5 représentent une vue en élévation de face et une vue en plan de dessus d'un manche d'un outil de coupe. 



   Les figs. 8 et 9 représentent chacune une partie distincte de l'appareil suivant la fig. 6. 



   Les figs. 10 et 11 représentent des vues en élévation distinctes d'un outil pouvant être produit avec l'appareil suivant la fige   6 .   



   Comme premier exemple de réalisation de l'invention, il sera décrit un outil de coupe, ainsi que le procédé employé pour sa fabrication et l'appareil utilisé pour l'exé- cution de ce procédé. L'outil de coupe possède la forme 

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 visible sur la fig. 1 et se compose d'une tête A, destinée à la coupe, et d'un manche B portant celle-ci. La tête 
A consiste en un alliage à base de oarbure de tungstène, connu en lui-même, avec addition de cobalt (cet alliage renfermant par exemple environ   90%   de tungstène, environ 
5 % de carbone, environ   5 %   de cobalt), et le manche B consiste en un alliage à base d' acier.

   Le manche B comporte, sur son extrémité chanfreinée, destinée à recevoir la tête A, un tenon rapporté bl, qui fait saillie dans l'épaisseur de la tête A; ce tenon bl n'est toutefois en aucune manière absolument indispensable. La tête A et le manche B sont, conformément à l'invention, réunis rigidement entre eux par le procédé de pressage à chaud. La réalisation de ce procédé de pressage à chaud et l'appareil utilisé pour son exécution seront décrits ci- après. 



   Pour effectuer ce procédé de pressage à chaud, on emploie une presse, pouvant être intercalée dans un circuit électrique, qui se compose d'une plaque de base cylindrique C, servant d'électrode inférieure, d'une matrice de presse E, recevant un poinçon D, et d'une plaque - cou- vercle cylindrique F. La plaque de base cylindrique C comporte, dans da face supérieure, un évidement cylindrique c1, dans lequel débouche un évidement radial c2, de section transversale rectangulaire, s'étendant jusqu'au bord extérieur de la plaque de base. Dans cet évidement cylin- drique c1 est montée la matrice de presse E, cylindrique et creuse, fabriquée en charbon ou graphite, de telle ma- nière qu'une fente el, traversant sa paroi cylindrique et également d'une section transversale rectangulaire, se raccorde à l'évidement rectangulaire c2 de la plaque de base C.

   Les sections transversales de l'évidement rectangulaire c2 et de la fente rectangulaire el sont déterminées de telle manière que le manche B de l'outil de coupe à fabriquer s'adapte exactement dans l'évidement c2 et dans la fente el. 

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  Dans la matrice en charboné E, présentant un évidement appro prié, peut être introduit le ponçon en charbon D, de section transversale rectangulaire, sur lequel peut être placée la plaque- couvercle en charbon F, qui s'adapte par un évidement cylindrique fl sur le   poinqon   en charbon D et qui entoure la matrice en charbon E à la manière d'un chapeau, comme il est visible sur le dessin. 



   Pour la fabrication, conformément à l'invention, d'un outil de coupe, on procède de la manière suivante. 



  On place d'abord la matrice E dans l'évidement cylindrique c1 et on engage ensuite le manche B de l'outil de coupe dans l'évidement radial c2 de la plaque de base C. Après l'introduction du manche, B, on verse par le haut un mélange très finement pulvérisé G de carbure de tungstène et de cobalt dans la matrice tubulaire en charbon, et on tasse un peu ce mélange. On met ensuite en place le poinçon en charbon D et la plaque-couvercle F. Après ces manipula- tions préparatoires, on place l'ensemble de l'appareil dans une presse d'un genre de construction désiré quelconque, connu en lui-même, et dans laquelle, lorsqu'on fait agir la pression, on produit également le passage du courant électrique à travers la plaque-couvercle F, le poinçon D, la matrice E, le mélange G et la plaque de base 0.

   Ce courant est déterminé de   telle.manière   que le mélange G soit chauffé en un court espace de temps (en une minute environ) à plus de 1400 à   1600    C, pendant que la pression mécanique du poinqon D (environ 10 à 20 kg) comprime en même temps le mélange G.

   Par cette application simultanée de pression et de chaleur à environ 1400 à   16000   C, le mélange G est   fritte et   rendu compact, et est en outre relié au manche B de l'outil de coupe, - qui avait, pendant l'opé- ration de chauffage, été porté au maximum au rouge sombre - de façon si rigide que la tête frittée G, réunie par soudage 

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 au manche B, de la manière indiquée, ne peut plus être ultérieurement séparée du manche, en aucune manière, par des coups ou des chocs (la surface supérieure de la tête pressée à chaud est indiquée par la ligna en traits in- terrompus gl). Après que l'outil de coupe, fabriqué de la manière spécifiée, a été retiré de la matrice, il suffit de meuler la tête pour que l'outil soit prêt à être utilisé. 



   Un deuxième appareil pour le preasage à chaud, qui est également destiné à la fabrication d'outils de tour, mais qui peut également être utilisé pour la fabrication de couronnes d'alésoir avec des grains rapportés en alliage dur, est représenté sur la fig. 3. Cette forme de réali- sation se différencie de celle précédemment décrite en ce que le manche B, enfoncé dans un bloc H servant de butée, est engagé par le bas dans la matrice de la presse et sert simultanément de poinçon inférieur. Le mode d'utilisation de cet appareil se comprend immédiatement d'après ce qui a été expliqué précédemment et n'a par suite pas besoin d'être décrit de façon particulière.

   Les figs. 4 et 5 montrent que le manche B possède, sur sa   surf ace,destinée   à recevoir la tête en alliage dur G, une saillie de plus petites dimensions b2, de section transversale carrée, qui sert à améliorer encore l'assemblage de la tête G et du manche B. 



   Les figs. 6 à 11 représentent une troisième forme de réalisation d'un appareil de pressage à chaud et d'un outil pouvant être fabriqué avec celui-ci, dans laquelle le manche B de l'outil à fabriquer (foret à langue d'aspic) est introduit dans la matrice de presse E2 E3 par un trou dirigé transversalement à l'axe longitudinal de la matrice E2 E3. Dans cet appareil de pressage à chaud, le 

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 poinçon en charbon consiste en un poinçon inférieur Dl et en un poinqon supérieur D2, présentant exactement les mêmes dimensions longitudinales; en outre la matrice de presse en charbon consiste en   deux parties   E2 E3, séparées par des joints radiaux e5, ce qui permet de retirer l'outil, qui ne pourrait autrement pas être enlevé de la matrice. 



  Pour le reste, le mode d'action de cet appareil ressort immé- diatement de ce qui précède et du dessin. Au lieu des joints radiaux, on pourrait également prévoir des joints non radiaux, ce qui empêcherait les parties de la matrice de se séparer l'une de l'autre en glissant. 



   L'avantage technique le plus important des outils et instruments de travail, formant l'objet de l'invention, ainsi que du procédé utilisé pour leur fabrication, consiste en ce que le frittage de l'alliage dur, s'effectuant à une température d'environ 1400 à   16000   C, et sa réunion avec le corps de base, consistant en un alliage d'acier ou un alliage de fer ou en un autre métal ou un autre alliage, de   1 coutil   ou instrument de travail, sont effectués sous pression et en une seule opération. La tête en alliage dur ainsi obtenue possède notamment des propriétés de ré- sistanoe tout particulièrement bonnes et est reliée si intimement et si solidement au corps de base qu'elle résiste très bien à tous les efforts se produisant pendant l'uti- lisation de l'outil ou de l'instrument de travail.

   La réu- nion particulièrement intime, obtenue de la manière indi- quée, de la partie en alliage dur avec son support, pro.- duit manifestement - sans tenir compte de l'accroissement de la ténacité obtenue par le pressage à chaud, une nouvelle amélioration de¯la ténacité. Lorsque, au cours de la fabrication de l'outil ou de l'instrument de travail, on intercale, entre le corps de l'outil ou instrument de travail et la tête en alliage dur, encore une feuille d'un métal 

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 ou d'un alliage (par exemple un acier à 42% de nickel) dont le coefficient de dilatation thermique est approximativement égal aux coefficients de dilatation ther- mique des alliages durs, on évite avec sûreté qu'il se produise, dans l'alliage dur, par suite de dilatations inégales de l'alliage dur et de l'acier, des tensions et des crevasses dues à la température,

   qui abaissent fortement la qualité de la pièce fabriquée. 



   Des matrices de presse en charbon sont, par suite de leur dureté plus grande et de la tendance plus faible de l'alliage dur à adhérer à ces matrices, plus favorables en elles-mêmes que le graphiter mais, d'autre part, le graphite ne brûle pas aussi rapidement à l'air que le char- bon. On obtient par suite des matrices de presse par- ticulièrement avantageuses en fabriquant les matrices pro- prement dites (divisées ou non divisées en plusieurs parties) en charbon et en les enveloppant d'une gaine (divisée ou non) en graphite, qui, après son oxydation, peut facilement être remplacée par une autre. On peut également avantageusement fabriquer la matrice en une matière céramique - par exemple en oxyde d'aluminium - et l'envelopper d'une gaine en graphite. Le courant produisant le chauffage,est, dans ce dernier cas, conduit exclusive- ment par la gaine en graphite. 



   Le procédé décrit permet d'appliquer, par pressage à chaud, également du carbure de tungstène pur (sans addition de métaux auxiliaires à point de fusion plus bas) sur des outils et instruments de travail. Les outils et instruments de travail fabriqués de cette manière se caractérisent - sans tenir compte de leur dureté tout particulièrement élévée - par une ténacité remarquable, qui est due, d'une part, à la compression assurant   la compacité,   et, d'autre part, à la réunion particulièrement intime du carbure de 

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 tungstène avec le support (par diffusion partielle du support dans la couche de carbure de tungstène* Re v e n d i c a t i o n s . 
 EMI8.1 
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Claims

Revendications.

1 - Des outils et instruments de travail, comportant au moins une partie travaillante en alliage dur, caractéri- sés en ce que la ou les parties en alliage dur (G) des outils et instruments de travail sont réunis rigidement par pres- sage à chaud au corps de base (B) des outils ou instruments de travail.

2 - Une forme de réalisation des outils (par exemple des outils de tour),ou instruments de travail suivant L , ca- ractérisée en ce que les surfaces du corps de base, destinées à recevoir les parties en alliage dur, présentent des saillies (bl, b2) qui améliorent l'assemblage de l'alliage dur aveo le corps de base.

3 - La disposition suivant laquelle ces outils et instruments de travail comportent une feuille métallique, intercalée entre le corps de base (B) et la'partie en alliage dur (G), et dont le coefficient de dilatation thermique concorde approximativement avec celui de l'alliage dur .

4 - Un procédé pour la fabrication d'outils et instru- ments de travail suivant 1 à 3 , caractérisé en ce que, sur une partie (B) d'un outil ou instrument de travail, destinée à recevoir une tête en alliage dur, on applique l'alliage dur et on le réunit rigidement par pressage à chaud avec le corps de base.

5 - Le procédé suivant 4 caractérisé en ce que sur cette partie (B) de l'outil ou instrument de travail, de- stinée à reoevoir la tête en alliage dur, on applique un mélange pulvérulent d'alliage dur et, par preasage à chaud on le fritte et on le relie rigidement au corps de base (B).

6 - Le procédé suivant 4 caractérisé en ce que sur cette partie de l'outil ou de l'instrument de travail, on place une plaquette en alliage dur, préalablement pressée à froid ou préaladement frittée et non façonnée,et,par pressage à <Desc/Clms Page number 10> chaud, on la fritte ou on complète son frittage et on la relie rigidement au corps de base (B).

7 - Le procédé suivant 40 caractérisé en ce que sur cette partie de l'outil ou de l'instrument de travail, on place une plaquette en alliage dur, complètement frittée ou fabriquée par coulée, et on la relie rigidement au corps de base (B) par pressage à chaud.

8 - Le procédé suivant 40, 5 , 60 ou 7 , caractérisé en ce qu'entre le corps de base de l'outil ou instrument de travail et la partie en alliage dur, on intercale une feuille,métallique, dont le coefficient de dilatation thermique concorde approximativement avec celui de l'alliage dur.

90 - Le procédé suivant 40, 5 , 6 7 ou 8 , carac- térisé en ce qu'on introduit le corps de base CE} de l'outil ou instrument de travail, par sa partie destinée à recevoir la tête en alliage dur, (G), dans une matrice de presse en charbon ou graphite ( E resp. E2 E3),on recouvre cette partie d'alliage dur en poudre, après quoi, au moyen d'un poinçon de presse (D resp. Dl D2) et EMI10.1 d'un coarantfilectrique de chaufâge,¯qu'on fait passer à travers la matrice (E resp. E2 E3) et dans certains cas également à travers le poinçon (D resp. Dl D2), on pro- duit le frittage de la poudre d'alliage dur et sa réunion rigide avec le corps de base-(B).

10 - Le procédé suivant 9 caractérisé en ce qu'on recouvre le corps de base (B) d'une plaquette en alliage dur, pressée à froid ou ayant subi un frittage préalable on complètement frittée ou fondue, après quoi, au moyen d'un poinçon de presse ( D resp. Dl D2) et d'un courant électrique de chauffage qu'on fait passer à travers la matrice ( E resp. E2 E3) et dans certains cas à travers le poinçon (D resp. Dl D2), on produit la liaison rigide de la plaquette en alliage dur avec le corps base (B). <Desc/Clms Page number 11>

110 - Le procédé suivant une des revendications 40 à 10 , caractérisé en ce que l'introduction du corps de base (B) par sa partie destinée à recevoir une tête en alliage dur, dans la matrice de presse, s'effectue à travers une ouverture ménagée dans la paroi latérale de cette matrice.

120 - Le procédé suivant une de revendications 4 à 90, caractérisé en ce que l'introduction du corps de base, par sa partie destinée à recevoir une tête en alliage dur, dans la matrice de presse, s'effectue axialement.

130 - Un appareil pour l'exécution du procédé suivant une des revendications 40 à 120, caractérisé en ce que, dans une matrice de presse ( E resp. E2 E3) conduisant le courant électrique et consistant par exemple en charbon ou graphite, peut se déplacer un poinçon de presse (D resp. Dl D2) électriquement conducteur ou non conducteur, par exemple en charbon ou graphite ou en oxyde d'aluminium, sur lequel repose dans certains cas encore une plaque (F), conduisant également le courant électrique, et en ce que cet appareil peut être intercalé dans un appareil de compression parcouru par le courant électrique.

140 - Un appareil suivant 130, caractérisé en ce que la matrice de presse ( E resp. E2 E3) oomporte une ouver- ture latérale pour l'introduction du corps de base* 150 - Un appareil suivant 130 ou 14 , caractérisé en ce que la matrice de presse est divisée en au moins deux parties ( E2 E3), les faces de joint étant dirigées radiale- ment ou non radialement.

16 - Un appareil suivant une des revendications 130 à 15 , caractérisé en ce qu'il est prévu deux poinqons de presse disposés suivant le même axe (Dl, D2), et l'ouverture (e4) ménagée latéralement dans la matrice <Desc/Clms Page number 12> (E2 E3) est disposée de telle manière que le corps de base (B), introduit & travers celle-ci, est situé entre les deux poinçons (Dl. D2).

17 - Un appareil suivant une des revendications 13 à 16 caractérisé en ce que le poinçon de presse consiste en charbon de bois ou en une matière céramique (par exemple de l'oxyde d'aluminium) et peut se déplacer dans une matrice, consistant en graphite, 180 - Un appareil suivant 17 , caractérise en ce que la matrice de presse est fabriquée en charbon de bois et est enveloppée d'une gaine en graphite.

Résumé succinct, Des outils et instruments de travail, comportant au moins une partie travaillante en alliage dur, caractérisés en ce que la ou les parties en alliage dur des outils et instruments de travail sont réunies rigidement par pressage à chaud au corps de base des outils ou instruments de travail.