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"Perfectionnements aux procédés de solidarisation des métaux et alliages métalliques".
La présente invention concerne des perfectionnements aux procédés de solidarisation des métaux par forgeage ou laminage en vue de produire des articles composites, par exemple par solidarisation d'une surface en acier spécial relativement coûteux et d'un support de fer ou d'acier de prix moindre.
Toutefois, l'invention concerne également la solidarisation de métaux non ferreux entre eux ou à des métaux ferreux. L'invention
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est particulièrement applicable au recouvrement de tôles d'acier doux par de l'acier inoxydable ou à haute résistance thermique.
L'invention s'applique entre autres à la production de divers articles métalliques composites tels par exemple que des tôles, barres et profilés, laminés ou forgés.
Lors de la production d'articles composites à base d'aciers spéciaux ou d'aciers de compositions différentes, solidarisés par laminage à chaud ou par forgeage, l'une des principales difficultés réside dans la réalisation d'une solida- risation ou zone d'interpénétration complètement efficace et continue entre les métaux à réunir. Par exemple, dans le cas d'aciers spéciaux tels que ces aciers inoxydables ou à haute résistance thermique, la présence d'un film superficiel considéré généralement comme étant un oxyde et qui est présent même sur les surfaces apparamment propres, est la cause de cette difficul- té.
Il a déjà été préconisé des méthodes pour obtenir une solidarisation effective entre des pièces d'acier ou d'alliages d'acier. Par exemple, il existe un procédé de dépôt électroly- tique d'une couche de fer sur le métal considéré, après avoir dûment nettoyé la surface de ce dernier.
Conformément à la présente invention, on réalise une méthode de solidarisation des métaux et alliages métalliques, consistant essentiellement à revêtir,par soudure,d'une couche d'acier la surface de premier métal et à solidariser ensuite cette couche du premier métal au second métal, par laminage à chaud ou par forgeage.
Bien que l'acier déposé par soudure sur le métal soit de préférence de l'acier doux, le terme "acier" de la description ci-après et des revendications peut s'appliquer aussi à tout autre acier ou alliage à base d'acier.
Les Demandeurs ont trouvé expérimentalement que le film
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supenficiel, bien qu'empêchant une solidarisation effective par forgeage, permet cependant la soudure de ces métaux par les procédés usuels à l'arc ou au chalumeau.
Selon une méthode préférée d'exécution, une couche @ superficielle est tout d'abord déposée sur le premier métal, par exemple le métal de la surface, puis une seconde couche de tôles d'acier est soudée sur ladite première couche, et le premier métal ainsi traité est laminé ou forgé jusqu'à réduc- tion suffisante de ses dimensions, après.quoi il est solidarisé au deuxième métal, par exemple le support, par laminage à chaud ou par forgeage.
Suivant une variante, le deuxième métal reçoit avant @ sa solidarisation au premier, une couche d'acier soudée, la réunion du premier métal au second étant effective entre les deux couches superficielles d'acier en contact après laminage à chaud ou forgeage.
En ce qui concerne le premier métal, la présente invention s'applique à tout'métal auquel peut être soudée une couche superficielle d'acier, avec ou sans application ulté- a rieure de tôles d'acier ainsi qu'il/été dit , et quant au second métal, l'invention concerne tout métal capable de recevoir par soudure une couche superficielle d'acier, mais aussi concerne tout métal pouvant, par laminage à chaud ou par forgeage, être solidarisé à ladite couche superficielle d'acier soudée au premier métal, cette couche ayant ensuite ou non été recouverte d'une deuxième couche de tôles d'acier.
Les Demandeurs ont obtenu des résultats satisfaisants en fixant la couche superficielle d'acier par soudure à l'arc électrique ou au chalumeau.
L'invention peut donc s'appliquer à la solidarisation par forgeage ou laminage, de métaux tels que le nickel, le métal commercialement dénommé "Monel" (marque déposée), ou d'autres
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métaux non ferreux ou ferreux, sur lesquels une couche d'acier @ peut être soudée comme décrit précédemment. ll/est évidemment possible de solidariser plus de deux métaux ensemble, par exemple en garnissant une ou les surfaces de chaque métal à réunir à l'ensemble, d'une couche intermédiaire d'acier soudée, sauf bien entendu dans le cas où 1, métal est lui-même un acier doux ou un alliage approprié d'acier.
Il est connu que le revêtement par soudure à l'arc ou au chalumeau d'une couche d'acier doux sur une surface impor- tante d'acier spécial par exemple, constitue un procédé délicat et coûteux. Pour éviter cela, la méthode selon l'invention peut consister à déposer ladite couche lors d'un stade inter- médiaire de réalisation de la pièce métallique finale, c'est-à -dire lorsque la pièce - généralement une tôle - doit encore subir plusieurs passes de laminage et n'est donc qu'un demi- produit. De cette façon, la déformation finale est réduite au minimum en même temps que la surface à recouvrir d'acier est de dimensions encore réduites.
Une autre réduction du prix de revient résulte du fait qu'une couche superficielle unique d'acier doux peut suffire dans cet état intermédiaire de fabrication, l'épaisseur totale nécessaire d'acier doux étant obtenue en superposant à-cette couche soudée, une deuxième couche qui, par les lamina- ges ou forgeages ultérieurs, sera aisément solidarisée à la couche inférieure d'acier doux, après avoir aplani cette dernière par meulage.
Pour réaliser ce procédé, les Demandeurs utilisent de préférence des tôles d'acier doux,de dimensions réduites, par exemple des carrés de 3 dm. de côté et dont la surface en contact'avec la couche inférieure d'acier est nettoyée par des- sablage, décapage, ou meulage. L'épaisseur de ces tôles peut être choisie à volonté; celles-ci sont déposées l'une à côté de
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l'autre sur le demi-produit de laminage en acier spécial (ou équivalent) recouvert d'acier doux par soudure, et de façon à ménager un espace convenable entre ces tôles, cet espace étant ultérieurement comblé par de l'acier doux soudé, ancrant ainsi solidement chaque tôle à la couche inférieure d'acier doux, l'ensemble étant finalement aplani.
Le demi-produit d'acier relativement coûteux,unifor- mément recouvert d'acier doux sur une de ses surfaces, et confectionné ainsi qu'il a été décrit, est ensuite laminé à chaud où forgé en sorte d'obtenir une tôle d'épaisseur appro- priée, généralement de 12 m/.m.
Par ces diverses opérations, on réalise une tôle en alliage d'acier, dont une surface est garnie uniformément d'une couche relativement mince d'acier doux, ce qui permet d'obte- nir économiquement un matériau convenant pour fabriquer ensuite, par les procédés connus de laminage à chaud ou de forgeage, de tôles, barres, ou profilés, de nature composite, constitués comme selon l'invention, par un alliage d'acier relatiement coûteux solidarisé à un support plus volumineux d'acier doux ou tout équivalent de prix modéré.
A simple titre d'exemple, uneméthode de réalisation du procédé perfectionné selon l'invention est décrite ci-après avec référence aux dessins annexés, pour la solidarisation d'une couche d'acier inoxydable à une base d'acier doux.
Dans ces dessins :
La figure 1 représente, en coupe transversale, en élévation par l'axe 1-1 de la figure 2, un demi-produit d'acier inoxydable doublé de tôles d'acier doux soudées.
La figure 2 est une vue,en plan de l'objet de la figure 1.
La figure 3 est une coupe transversale en élévation représentant le.mode final de solidarisation d'un support d'aciei
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doux à son revêtement d'acier inoxydable.
Dans ces dessins, a représente une tôle grosse d'acier inoxydable à l'état de demi-produit, contenant appro- ximativement 18 % de chrome et 8 % de nickel, mesurant 1,45 m. sur 0,90 m. et de 0,15 m. d'épaisseur, et dont une surface al a été nettoyée par dessablage. Sur l'entière surface dessablée a1, une couche de soudure b à un seul cordon d'acier doux' d'environ 3 mm. d'épaisseur est déposée par le procédé connu de soudure à l'arc électrique à l'aide d'électrodes d'acier doux enrobé.
La couche d'acier doux soudée est ensuite aplanie par meulage, puis recouverte d'une couche de tôles d'acier doux (figures 1 et 2) mesurant chacune approximativement 0,28 m. sur 0,25 m. et de 12 mm. d'épaisseur, et à surfaces dessablées.
Ces tôles sont disposées pour ménager entre elles des espaces d'environ 12 mm. de largeur qui sont ensuite comblés de sou- dure d'acier doux déposée comme en d jusqu'au niveau supérieur des tôles.
Ce demi-produit (appelé ci-après demi-produit "tôlé") présente donc sur une surface un revêtement d'acier doux d'é- paisseur totale d'environ 16 mm. d'épaisseur.
Le demi-produit "tôlé" est ensuite réchauffé à 1150 C - 1180 C, et laminé dans un train à tôles jusqu'à être réduit à une tôle de 12 mm. d'environ 11 m. sur 1,37 m. dont une surface porte une couche d'acier doux d'à peu près 0,66 mm. d'épaisseur. Le prix de revient du revêtement des tôles d'acier inoxydable par une couche soudée d'acier doux de liaison est ainsi considérablement réduit puisqu'un tel procédé fournit,à partir d'un demi-produit "tôlé" de 1,32 m2, une tôle de 12 mm. dont la surface vaut 15,07 m2 environ. Il est encore possible de réduire davantage ce prix par l'emploi d'un demi-produit de plus forte épaisseur.
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De cette tôle de 12 mm. en alliage d'acier sont découpés deux carrés de 0,76 m. de côté dont on nettoie les surfaces par dessablage et qui sont placés l'un sur l'autre avec leurs surfaces inoxydables a en regard et leur base c d'acier doux vers l'extérieur comme à la figure 3. Une couche mince de matière réfractaire inerte (magnésie) est distribuée uniformément entre ces deux tôles en vue d'en empêcher la solidarisation. Ces deux tôles de 12 mm. sont ensuite réunies par soudure à l'aide de baguettes austénitiques, et l'ensemble est placé entre deux demi-produits d'acier doux f de 75 mm. d'épaisseur, de 0,9 m, sur 0,9 m. à surface interne dégrossie.
Ce double "sandwich" est scellé par des cordons de 'soudure d'acier/doux le long des quatre côtés, comme il est d'usage courant pour réaliser un recouvrement semblable sur l'acier, en laissant tout autour des tôles de 12 mm. un espace de 3 mm. environ permettant leur dilatation différentielle. Ce double "sandwich" ainsi préparé est réchauffé à 1150 c C - 1180 C et laminé dans un train à tôles en sorte de présenter une épaisseur finale de 38 mm. Aussitôt après laminage, la double tôle est recuite à 6500 C, après quoi les bords en sont cisaillés, ce qui donne deux tôles d'acier doux de 18 mm. d'é- paisseur environ, de 2,44 m. sur 0,91 m. approximativement, dont une surface est constituée d'acier inoxydable sous une épaisseur de 3 mm. environ.
Des essais de fatigue effectués sur ces tôles, et comprenant des essais de traction, de flexion à froid, de torsion, et des examens micrographiques, ont montré qu'une interpénétration effective est ainsi réalisée unifor- mément sur toute la surface des deux tôles.
Les Demandeurs ont de plus constaté que la couche d'acier doux soudée peut dans,certains cas ne devoir atteindre que quelques microns d'épaisseur.
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La présente invention procure donc une méthode qui;, tout en évitant remploi d'installations de dépôt électrolytique, relativement coûteuses, est aisément réalisable et produit un revêtement de première qualité sur le support de base.
Entre autres applications, l'invention s'étend aussi à un grand nombre de cas d'emploi d'aciers porteurs d'un revêtement, ainsi qu'aux blindages composites tels que ceux résistant aux projectiles et ceux utilisés pour les cuirasses de blindage.
REVENDICATIONS.
1.- Perfectionnements aux procédés de solidarisation des métaux et alliages métalliques, caractérisés en ce qu'ils consistent à revêtir par soudure d'une couche d'acier la sur- face du premier métal, et à solidariser ensuite cette couche du premier métal au second métal par laminage à chaud ou par forgeage.