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Procédé de sertissage de diamants et autres substances en grains durs dans une matière de sertissage et produits ainsi obtenus, Il appartient au domaine connu de confectionner des outils ± en y sertissant des diamants ou d'autres substances en grains durs tels que des grains de minéraux ou de diverses substances artificielles telles que le carborundum (carbure de silicium).
A cet effet, on applique divers procédés, On compte parmi les outils du genre précité par exemple les forets à couronne sertie de diamants employés pour le forage dans les montagnes et les roches, des scies garnies de diamants employées pour scier des pierres, du verre, de la céramique, etc.. , des outils pourvus de diamants employés pour tourner et aiguiser des meules cons- tituées souvent par du carborundum ou d'autres substances en gra,ins durs maintenus assemblés par un liant.
Lorsqu'il s'agit de fixer des substances en gros grains
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par exemple de gros diamants, on place souvent le grain à l'in- térieur d'un trou foré dans l'outil, après quoi on fixe ce grain en pressant contre lui, à coups de poinçon, le matériau de l'ou- til. Ce procédé convient pour fixer de gros grains, mais il n'est pa.s pratique ou il est même irréalisable quand il s'agit de fixer depetits grains. De plus, pour qu'un serrage soit pos- sible, il faut que l'outil soit fait en un matériau pas trop dur et il en résulte que la résistance de l'outil à l'usure est rela- tivement faible.
Cependant, il convient et il est très désirable dans de nom- breux cas d'employer de petits grains ou de petits cristaux, no- tamment parce que ceux-ci sont généralement moins coûteux, plus solides et, en outre, plus aigus et parce qu'ils coupent mieux, Pour pouvoir fixer ces petits grains durs, on a, par exemple placé les grains dans un métal en poudre et on a comprimé celui-ci sous une pression élevée, après quoi les pièces moulées ainsi obtenues étaient soumises au frittage. On peut obtenir ainsi, dans cer- tains cas, des corps relativement durs et solides.
Mais l'opéra- tion de frittage présente l'inconvénient qu'on doit généralement comprimer sous une très haute pression le métal en poudre avec les grains qu'on y a, incorporés, afin que la pièce ainsi moulée se fritte réellement en une masse compacte par le chauffage sub- séquent. De ce des grains peu solides peuvent se briser ou être broyés, Un autre inconvénient est que, dans les procédés de frittage usuels, on ne peut produire des corps d'une grande dureté et d'une résistance considérable à l'usure qu'à l'aide de mélanges de poudres qui frittent à température élevée.
Quand on voulait exécuter des corps d'une grande dureté et d'une grande résistance à l'usure, on devait, pour ce motif, employer des mélanges de pou- dres qui frittent . une température tellement élevée que, de ce fait, certaines espèces de grains durs, par exemple des grains
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de diamant, peuvent être endommagés. Aux températures entrant en ligne de compte ici, les diamants commencent notamment à se transformer en graphite.
Selon un autre procédé, on incorpore par fusion les grains durs dans un métal dont le point de fusion est relativement bas, mais qui en même teaips est relativement dur, par exemple dans certains alliages de cuivre et d'argent. Mais dans ce cas, il est souvent difficile d'obtenir que le métal fondu englobe com- plètement les grains durs. C'est pourquoi on a par exemple, afin d'éviter cet inconvénient, argenté d'abord les grains et formé sur ces grains, de préférence par voie chimique, par précipita- tion, un miroir d'argent, On améliore ainsi le résultat de l'in- corporation par fusion, mais on constate souvent que, malgré cette façon d'opérer, les grains ne sont pas fixés sûrement. Des gaz sont notamment toujours occlus dans le métal fondu et se dégagent lors de la solidification.
Lorsque les grains argentés sont in- corporés au métal fondu, celui-ci englobe bien aussitôt complète- ment tous les grains, mais bientôt la mince pellicule d'argent fond autour du grain ou s'allie au métal fondu et les gaz présents dans le métal fondu acquièrent de ce fait une tendance à se déga- ger et à s'assembler autour des grains, tandis que souvent le métal fondu n'arrive pas à mouiller la surface des grains, en rai- son des conditions de la tension superficielle.
A la coulée suivant les procédés connus, les grains durs sont pour ce motif, relativement faiblement retenus et il arrive souvent qu'il y ait dujeu entre le grain et le métal qui l'entou- re. Il en résulte qu'à l'emploi de l'outil, le grain tombe bien- tôt hors du métal.
La présente invention a pour but Un procédé de sertissage de diamants ou autres substances en grains durs.. caractérisé en ce qu'on incorpore entièrement les diamants dans une poudre dont les
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particules sont si ténues qu'elles pénètrent dans les inégalités de la surface des diamants et remplissent ces inégalités, après quoi, sans frittage préalable de la poudre, on y coule un métal (ou un alliage métallique) dont le point de fusion est inférieur celui de la poudre, la poudre et le métal de coulée ou l'alliage de coulée étant choisis de façon que le métal (ou l'alliage) pénè- tre, à la température de coulée, dans la poudre, englobe ainsi également les diamants et remplisse les espaces vides entre les particules de poudre,
On obtient ainsi une fixation sûre des grains durs et le résultat que la poudre et le métal de coulée forment une sertissure résistant à l'usure, de sorte que l'outil se conserve longtemps. Il ne se forme pas de bulles d'air ou de gaz dans la poudre ni entre la poudre et les grains durs et, par conséquent, ceux-ci n'ont pas de tendance à se relâcher.
De préférence, on choisit des particules de poudre d'une grosseur telle que cette poudre se laisse bien tasser, englobe ain- si complètement les grains durs et remplie,se les inégalités de la surface de ces grains. La limite supérieure de grosseur des pax- ticules peut être déterminée par des essais et, dans la pratique, il ne doit guère y avoir de limite inférieure. La grosseur de 0,002 mm. convient par exemple pour les particules.
De préférence, on tasse la poudre autour des grains durs.
C'est ainsi qu'on peut par exemple mélanger les grains durs dans la poudre et tasser ensuite cette poudre. Lorsque les grains durs ont une grande résistance à la pression, on peut comprimer la pou- dre sous une pression élevée au lieu de simplement la tasser. On met la poudre tassée, contenant les grains durs, en contact avec un métal ou un alliage métallique convenables. On peut alors por- ter la poudre tassée et le métal ensemble à une température suffi- samment élevée, pour que le métal fonde, pénètre dans la poudre tassée et englobe les particules de poudre. Mais on peut aussi
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verser le métal fondu d'avance, sur la poudre ou plonger la poudre (ou le corps moulé en poudre) dans le métal fondu.
Toutefois, on peut aussi laisser la poudre s'imprégner d'une autre façon du métal fondu. Quel que soit le procédé appliqué à cet effet, les particules de poudre aussi bien que les grains durs sont bien en- globés par le métal fondu, qui remplit tous les espaces vides.
On a constaté que, dans la pratique, il ne se forme pas de bulles à la coulée, ni autour des grains durs, ni dans la masse de poudre.
Ceci se réfère également au cas où on n'a tassé que lâchement la poudre, c'est-à-dire sans application de pressions appréciables.
On doit veiller à employer assez de métal de coulée ou de fusion pour que la poudre tassée en soit suffisamment saturée. Il est souvent rationnel ou même nécessaire d'employer, comme au soudage, un fondant qui facilite la pénétration du métal fondu (ou de l'al- liage métallique) dans la masse de poudre tassée. On peut employer par exemple le borax comme fondant.
On peut aussi déposer des fragments du métal (ou de l'alliage), éventuellement avec le fondant, sur la poudre ou sur la pièce mou- lée en poudre et chauffer ensuite le métal et la poudre dans un four, au sein d'une atmosphère réductrice, par exemple dans une atmosphère d'hydrogène, jusque ce que le métal fondu et devienne suffisamment fluide pour pénétrer dans la poudre, Eventuellement, on peut procéder également au refroidissement dans une atmosphère réductrice.
Lorsqu'on emploie comme métal de coulée de la brasure, ou du cuivre, la poudre peut être constituée par exemple par du cobalt, du nickel ou du carbure de tungstène ou bien encore par des mélan- ges de ces corps, selon les propriétés que doit posséder la subs- tance de sertissage entourant le grain dur après qu'elle est pré- parée.
Les propriétés de cette substance dépendent, entre autres con-
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ditions, du choix de la poudre et du métal de coulée, mais le de- gré de tassement de la poudre avant la coulée exerce aussi une in- fluence considérable. C'est ainsi par exemple que la dureté aug- mente avec le degré de tassement de la poudre, au cas où l'on em- ploie une poudre qui est plus dure que le métal de coulée ou de fusion. Plus la matière dont est faite la poudre est dure et plus la matière de sertissage devient dure.
Le rapport des quantités de poudre et de métal pour la coulée dans la substance de sertis- sage une fois achevée a également une influence sur la dureté de cette substance, Pour obtenir une substance de sertissage parti- culièrement dure, résistante à l'usure et avantageuse pour la plu- part des outils, on peut choisir par exemple de la poudre tassée de carbure de tungstène à grain fin et employer le cuivre comme métal pour la, coulée,.
Par le choix de diverses poudres et de divers métaux de cou- lée pour le sertissage de grains durs et par la modification du degré de tassement ou de compression, on peut régler dans une lar- ge mesure la dureté de la substance de sertissage.
Dans de nombreux cas, il est nécessaire de pouvoir régler minutieusement la dureté et plus particulièrement la résistance à l'usure de la substance de sertissage, c'est-à-dire de régler à la valeur désirée, entre des limites rapprochées, Cela est néces- sa,ire particulièrement pour les outils dont la partie active est garnie de diamants. On peut citer comme exemples de ces outils certaines couronnes de forets serties de diamants et les meules. on peut réaliser ce réglage précis de la résistance à l'usure de la substance de sertissage en mélangeant à la poudre, que doit mouiller le métal de coulée et dans laquelle les grains durs sont noyés, des quantités plus ou moins grandes de la poudre d'une sub- stance que le métal de coulée ne mouille pas. On peut employer par exemple à cet effet de la poudre de carbure de silicium.
Plus
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la quantité de cette poudre qu'on mélange est élevée et moins grande est la, résistance à l'usure de la substance de sertissage, On peut ainsi régler cette résistance, entre des limites fort rap- prochées, à toute valeur désirée.
Il Importe que les grains durs soient entourés de tous côtés de la poudre tassée, Il est souvent difficile d'exécuter le ser- tissage d'un grand nombre de grains durs de petites dimensions à moins de prendre des précautions particulières. Afin que la pou- dre englobe bien les grains durs, on peut, par exemple, humecter d'abord ces grains durs à l'aide d'un liquide qui s'évapore par le chauffage à la température de coulée, On mélange alors les grains humectés à la poudre de manière que celle-ci adhère aux surfaces humectées des grains et forme sur ceux-ci un revêtement. L'épais- seur de ce revêtement dépend des propriétés du liquide employé et, dans une certaine mesure, de celles de la poudre également.
Par Inapplication du procédé selon l'invention, on peut ser- tir ou encastrer sûrement, fermement et à peu de frais des grains durs dans une substance à laquelle on peut conférer des propriétés, variables selon les besoins entre des limites écartées, par exem- ple en ce qui concerne la dureté, la ténacité, la fermeté, la ré- sistance à l'usure, etc.., sans que ces grains doivent être soumis à des fortes pressions ou à des températures particulièrement éle- vées. On parvient ainsi à fixer les grains durs, sans les endonuna. ger, dans la substance de sertissage.
Les produits obtenus conformément à l'invention, par exemple des pièces moulées dans lesquelles les grains durs sont encastrés, peuvent être employés directement, tels quels comme outils servant à divers buts ou ils peuvent être fixés d'une façon plus appropriée, par exemple par soudure, dans ou sur un support de forme convenable en une matière appropriée, C'est ainsi qu'on peut, par exemple, exécuter conformément à l'invention des forets à couronne sertie
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de diamants, des scies garnies de diamants, des meules, des ou- tils portant des diamants pour ltaiguisage des meules, des outils pour des tours, etc..
Résume.
1. Procédé pour le sertissage ou l'encastrement de diamants ou d'autres substances en grains durs, caractérisé en ce qu'on in- corpore entièrement les diamants dans une poudre dont les particu- les sont si ténues qu'elles pénètrent entièrement dans les inéga- lités des surfaces des diamants et remplissent ces inégalités, après quoi, sans frittage préalable de la poudre, on y coule un métal (ou un alliage métallique) dont le point de fusion est in- férieur à celui de la poudre, la poudre et le métal de coulée (ou l'alliage de coulée) étant choisis de façon que le métal (ou l'alliage) pénètre à la température de coulée, dans la poudre, en- globe ainsi également les particules de poudre et les diamants et remplisse les espaces vides entre les particules de poudre,
2, Procédé selon 1,
caractérisé en ce qu'on met la poudre en contact avec un métal (ou avec un alliage) qui, à la température de coulée, manifeste d'une façon marquée la propriété de mouiller les surfaces des particules de poudre.
3. Procédé selon 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour obtenir diverses propriétés de la substance de sertissage pour diamants constituée par la poudre et le métal de coulée, on emploie diverses espèces de poudres et/ou de métaux de coulée (ou d'alliages de coulée) etfou qu'on modifie le degré de tassement et/ou la gros- seur des particules de la poudre,
4. Procédé selon 1 à 3, caractérisé en ce que la poudre est constituée, par exemple, par du cobalt, du nickel, du fer, du carbure de tungstène ou un mélange de ces corps.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.