<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES PERFORATRICES.
La présente invention a pour objet des perfectionnements intéressant la fabrication des perforatrices.
EMI1.1
Comme on le saît, les-perforatrices destinées à la formation des trous de mine et d'une manière générale à l'exploitation et à l'abat.ta- ge par mines sont commandées par des installations d'air comprimé à grande puisa anseo En raison des conditions prévalant dans la technique des ex-
EMI1.2
plosiis, les dimensions du trou de mine et par suite de la perforatrice sont soumises à certaines restrictions. C'est pourquoi le travail de perçage et deavance dépendra dans une grande mesure de la nature,\) de la résistance et de la capacité de coupe de 1-'outil perforateur.
Un type normal de perforatrice est établi en général à partir de tubes en acier pour perforatrices que l'on coupe à la longueur voulue.
A l'extrémité d'un tel tube de perforatrice, on forme par forgeage une '
EMI1.3
che.9 tandis que 111 autre extrémité forme la.tige. La mèche de telles perfo- ratrices dure assez peu de temps. Suivant la nature de la roche à percer., elle durera assez longtemps pour percer- les trous jusqu'à une profondeur
EMI1.4
de par exemple 20 cm. à 2 m loto Le corps ou tube de- la perforatrice durera cependant plus longtemps et permettra de travailler pendant un temps beau- coup plus longo Les mèches doivent être affûtées souvent et généralement
EMI1.5
l'acier de la mèche s .9use progressivement à la suite de la consommation de matière entraînée par de tels affûtages.
Ce n-es-t que dans des cas très rares que 1-'acier de la perforatrice se brisera à la suite des efforts auxquels il est soumis.
EMI1.6
L'utilisation de mèches à pointes en métal durs (c'est-à= dire alliages de carbures, de nitrurese de silîoiuresq de borures durs
<Desc/Clms Page number 2>
agglomérés à un ou plusieurs métaux du groupe du fer) rend possible un ac- croissement de la durée des mèches. La fabrication de ce type de-perfora- trice à mèche revêtue d'un métal dur, fabrication qui s'est introduite pen- dant les dernières années, se fait à peu près comme suit le métal, à une extrémité de 3,'ébauche en acier est forgé de manière à présenter un dia- mètre suffisamment importante après quoi la partie forgée est recuite. La mèche ainsi forgée est usinée et l'on procède à l'alésage des canaux de rin- gage. On brase sur la mèche un, ou plusieurs bords coupants en métal dur.
Ce procédé de fabrication de mèches revêtues d'un métal dur correspond au procédé de fabrication appliqué aux perforatrices classiques où la mèche et ses bords de coupe sont refoulés et usinés directement sur l'ébauche en acier. Ce dernier procédé de fabrication implique toutefois un inconvénient en ce sens- qu'il nécessite l'utilisation des mêmes matières pour la partie utile de la perforatrice que pour la barre qui la porte.
Comme indiqué ci-dessus, ceci est une manière de procéder radicalement in- correcte, puisque l'on doit choisir pour la mèche qui doit subir des efforts considérables une matière susceptible de durer dans ces conditions alors qu'il suffit pour le corps de l'ébauche d'une matière présentant une moin- dre résistance. Il faut choisir pour la mèche un bon acier à outils et pour la barre qui la porte un acier de constructions c'est-à-dire un acier contenant de l'aluminium, du manganèse et du molybdène.
Avant d'utiliser le métal dur pour les perforatrices, on a déjà fait des efforts pour résoudre le problème rappelé ci-dessus au moyen de liaisons non rigides de tous types,, mais jusqu'à présent on n'a visiblement pas abouti à une solution satisfaisante. La présente inven- tion au contraire permet de résoudre ce problème.
Suivant l'invention.\! on forme séparément la mèche et la barre de la perforatrice. On obtient d'abord par forgeage comme indiqué ci-dessus 1-*extrémité utile de la mèche. On procède à l'alésage des ca- naux de ringage et on fixe par brasure les bords coupants en métal dure Ensuite., on réunit la mèche à la barre en acier par une soudure instanta- née par résistance et pendant ce temps les organes sont appliqués sous pression l'un sur l'autre sous forte pression et d'une manière telle que le canal de ringage de la barre vienne dans le prolongement du canal cor- respondant de la mèche tout en assurant un joint parfaitement étanche et résistant,.
Lorsque la mèche comprend des bords coupants en métal durs elle durera à peu près 100 à 200 fois plus longtemps que les mèches des perfora- tions classiques. Il s'ensuit qu'il est économiquement possible de réu- nir la mèche à la barre en acier par une soudure instantanée par résistan- ce.
En plus de l'avantage de permettre l'utilisation des maté- riaux les mieux appropriés pour la mèche et pour la barres ce procédé rend possible la fabrication de la mèche et la brasure sur elle du bord coupant en métal dur avec une précision supérieure à celle que l'on peut obtenir si, pendant la fabrication de la mèche la barre de perforatrice qui peut mesu- rer jusqu'à neuf mètres de longueur était solidaire de la mèche. Evidem- ment il est beaucoup plus facile d'usiner une pièce de 10 à 20 cm. de lon- gueur qu'une pièce présentant par exemple une longueur de 9 mètres.
L'expression soudure électrique en bout!! couvre,, comme on le sait, à la fois la "soudure par résistance en bout" et la "soudure instan- tanée par résistance",, ces procédés de soudure étant d'ùne nature assez semblable tout en impliquant des différences assez considérables en ce qui concerne les résultats finaux-.
Dans toutes les soudures en bout suivant le procédé de sou- dure par résistance, on atteint la température de soudure au moyen de la chaleur développée en partie dans les zones de la pièce qui se trouvent en-
<Desc/Clms Page number 3>
tre les électrodes ou les mâchoires en raison de la résistance offerte par le métal au courant électrique et en partie dans les surfaces de contact en raison de la résistance offerte par le contact,
On se trouve en présence d'une soudure en bout par résis- tance ou d'une soudure instantanée par résistance suivant que la majeure partie de la chaleur de soudure est engendrée par la résistance de la pièce elle-même et est distribuée sur toute sa longueur ou que cette cha- leur est produite principalement par la résistance de contact et se trouve concentrée aux points de contact.
Cette différence qui semble à première vue sans importance dans son principe et qui est déterminée par l'importance relative de la résistance de contacta entraîne cependant une différence très grande dans 1?évolution des deux procédés dans la même machinée
Des expériences faites dans le laboratoire de la demande- resse ont montré qu'il est impossible dobtenir une perforatrice durable en appliquant le procédé de soudure électrique en bout par résistance pour réunir la mèche à la barre. Si d'autre part, on utilisait pour une telle liaison le procédé de soudure instantanée par résistance, on arriverait à obtenir un joint extrêmement solide susceptible de résister aux efforts extraordinairement élevée provoqués par le perçage.
Ainsi le caractéris- tique essentielle de 1?invention réside dans Inapplication du procédé de soudure par résistance à la fabrication des perforatrices, la barre de la. perforatrice et la mèche étant reliées l'une à l'autre sous 1?effet dune pression considérable pendant que les deux pièces sont amenées au contact bout à bout.
On va maintenant décrire l'invention avec plus de détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels :
La fige 1 est une vue latérale partiellement en coupe d'une perforatrice conforme à la présente inventiono
La fig. 2 est une coupe longitudinale des extrémités en regard à relier, juste avant Inapplication de la soudure instantanée par résistance.
La fig. 3 est une vue en coupe semblable à la fig. 2 et correspondant à une seconde forme d'exécution de l'invention.
La figo 4 est une vue en coupe longitudinale des extrémités en regard au droit du joint après la soudure instantanée dans une forme d'exécution quelque peu différente de l'invention.
Enfin, la fig. 5 est une vue en perspective des extrémités juxtaposées de part et d'autre du joint conforme au mode d'exécution de la fig. 3.
En se référant au dessin la mèche a été représentée en 1 et la barre est représentée en 2. La barre comporte un canal de ringage axial 3 sétendant dans le prolongement d'un canal correspondant 4 ménagé dans la mèches ce dernier canal étant subdivisé en deux dérivations 5 se termi- nant de part et d'autre d'un bord de coupe 7 en métal dur fixé par brasure à la partie refoulée de la mèche 1. La mèche 1 et la barre 2, cette der- nière étant de- longueur appropriée quelconque, sont constituées chacune par un acier approprié à cet usage.
Apres préparation de la mèche 1 et de la barre 2, celles-ci sont disposées dans le prolongement 1-lune de l'autre dans le sens axial et au contact l'une de l'autre entre les mâchoires d'un dispositif de soudure instantanée à résistance tandis- que l'on introduit en même temps dans les
<Desc/Clms Page number 4>
extrémités en regard des canaux 3 et 4 un manchon tubulaire en mica 8 ayant avantageusement une longueur d'environ 20 mm. Comme représenté en figo 2, le manchon peut être introduit commodément dans les évidements 9 aménagés dans la mèche et dans la barre et cela coaxialement par rapport aux canaux 3 et 4.
La longueur totale de ces évidements 9 doit dépasser légèrement la longueur du manchon 8 Après que la mèche 1 et la barre 2 ont été assu- jetties dans leurs mâchoires, le courant électrique est appliqué au circuit et, en même temps,!) l'un des éléments de la perforatrices par exemple la mè- che 1, est déplacé longitudinalement suivant un mouvement de va et vient par rapport à l'autre élément de la perforatrice, comme représenté par la double flèche P de la fig. 2. On obtient ainsi un échauffement important des extrémités en regard à relier.
Lorsque la température a atteint la valeur désirée, les éléments 1 et 2 sont amenés énergiquement par compres- sion ou percussion au contact l'un de l'autre de manière que la couche d'oxyde sur les surfaces en regard de la mèche et de la barre soit refoulée extérieurement dans le sens radiale une partie de cet oxyde disparaissant sous forme d'une pluie d'étincelles et une autre partie demeurant sous for- me d'un bourrelet périphérique 10 (fig. 1) autour du joint qui devient ex- trêmement résistant. On meule le bourrelet 10 pour le faire disparaître lorsque le joint est refroidi. En raison de la pression appliquant les éléments 1 et 2 l'un sur l'autre,!) le manchon 8 sera quelque peu comprimé, mais il empêchera cependant l'acier fondu au voisinage du joint d'obstruer les canaux 3 et 4.
Après refroidissement du jointe le manchon en mica 8 est expulsé au moyen d'air comprimée
Afin d'empêcher la compression du manchon en mica 8 dont il vient d'être question, on peut, comme représenté en fig. 3, introduire avant soudure un fil ou une tige 11 dans le canal 3 de la barre 2, de manière que l'extrémité intérieure de cette tige traverse le manchon. .Cette tige peut être constituée par exemple par un fil en acier ou en cuivre. Après terni- naison de la soudure, on retire simplement. la tige 11. Il peut être néces- saire ou non de retirer le manchon en mica 8. Pour assurer une surface de contact plus grande au joint, on prévoit avantageusement sur la mèche une extrémité biseautée dirigée dans le sens axial 12 et sur la barre 2 un évi- dement 13 présentant un biseau intérieur correspondant.
Lorsque on prévoit sur la mèche une saillie formant coin et sur la barre un évidement correspondant ou inversement, comme représenté en fige 5, on obtient un avantage marqué en ce sens- que la ténacité ou la résistance dans le sens longitudinal de la perforatrice'est accrue d'une manière très importante grâce à la surface de connexion ou de joint entre les deux pièces qui se trouve ainsi considérablement augmentée. De plus,!) on obtient une résistance beaucoup plus grande à la torsion ce qui est extrêmement importante surtout dans le cas de perforatrices'qui sont sou- vent soumises à des efforts de torsion très élevés,\! lorsque la perforatrice est coincée dans la roche au cours du perçage.
En fige 4, on a représenté une forme d'exécution analogue dans laquelle toutefois la saillie 12a de la mèche 1 est cylindrique tan- dis que l'évidement correspondant 13a de la tige 2 est également cylindri- que
Les formes d'exécution décrites ci-dessus et représentées au dessin ci-joint doivent être considérées simplement à titre d'exemple et nullement comme limitant 1-*invention, Les saillies 12 ou 12a peuvent être prévues sur la barre 2 au. lieu de 1? être sur la mèche 1 auquel cas les évidements correspondants sont prévus dans cette dernière. Le joint peut toutefois aussi bien présenter une forme tout à fait différente. Le man- chon 8 peut être constitué par un tube en quartz ou il peut être établi en céramique ou toute autre matière réfractaire.
Il n'est pas indispensable d'utiliser un manchon- tubulaire et l'on pourrait aussi bien employer une tige pleines car il serait possible dans ce case après terminaison de la
<Desc/Clms Page number 5>
soudure, de la repousser par l'un ou 1-'autre des passages 3 ou 4 au moyen d'un fil ou d'une tige, le cas échéant après avoir d'abord écrasé la dite tige.