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Trépan de forage et procédé et appareil pour le fabriquer.
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication d'un trépan destina à percer des roches. L'invention concerne, en particulier, un procédé et un appareil pour insérer des "boutons" dans un"trépan à boutons".
Les spécialistes dans le domaine du forage des roches connaissent le trépan à boutons qui est un trépan à percussion conportant plusieursses ou "boutons" en carbure? de tungstène ou en une autre matière dure qui ront saillie sur la partie du trépan en contact avec la roche.
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Jusqu'à présent, .pour insérer les boutons en carbure dans une ébauche de trépan, on recourait à des procédés par re- trait ou par pression- On a égalisent utilisé le brasage à l'argent, nais ce procédé a été à peu près abandonné.Dans les procédés par pression et par retraite il est nécessaire-de percer un trou dans le corps ou 1''ébauche du trépan avant de pouvoir insérer le bouton de carbure en place. Dans le procédé par pression, on perce un trou.} puis on enfonce le bouton ou la Dise dans ce trou.
Dans le procédé par retraite on perce un trou dans l'ébauche, on chauffe l'ébauche de manière à ac- croître les dimensions du trou, puis on insère le bouton dans le trou. Lorsque l'ébauche se refroidit, le bouton est mainte- nu solidement en place.
Corme les procédés tant par pression que par retrait dépendent de la dilatation d'un trou ménagé dans le corps du trépan, il faut que le trou et le bouton aient des dimensions précises pour éviter des contraintes excessives. Le perçage de nombreux trous selon les @eléran@@@ et la précision requises est une opération onéreuse. De légères erreurs peuvent entraîner la mise en rebut de tout le trépan. Outre que les trous doivent être disposés et calibrés avec précision, il faut que les boutons de carbure aient égalenent un diamètre bien précis.
Comme l'ébauche de trépan est en une salière relativement tendre et que les boutons sont en carbure de tungstène, on à découvert que l'on peut enfoncer les boutons dans l'ébauche sans trou préalable.
Cela étant, l'invention a pour but principal de procurer un procédé pour fabriquer des trépans, qui évite les inconvénients précités.
L'invention a également pour but de procurer -un procédé pour insérer des boutons dans une ébauche de trépan, qui réduise le nombre d'opérations nécessaires.
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L'invention a encore pour but de procurer un appa- reil nouveau, pour enfoncer des Oses ou boutons dans une ébauche de trépan.
En principe, on autels! ces cuis au moyen d'une cloche ouverte d'un coté et contenant une - presse- dans sa partie supérieure. Un dispositif poseur est attaché à la presse et un dispositif distributeur de boutons y est associé. Un bloc de montage destina à maintenir l'ébauche de trépan est fixe sur le plateau fermant la partie inférieure de la cloche. Afin d'insérer un bouton, dans une ébauche métallique pleine, on commence par chauffer l'ébauche et on la positionne ensuite dans le bloc de montage.
On maintient un bouton près de l'ébauche en amenant le poseur et le distributeur de boutons près de l'ébauche. On actionne la presse et on enfonce ainsi un bou- ton dans l'ébauche à l'endroit désiré et jusqu'à une profondeur telle que l'ébauche dépasse d'une distance prédéterminer au dessus de la face du trépan. Lorsque le bouton est insérs dans l'ébauche dans la mesure voulue, on sertit l'ébauche autour du bouton pour empêcher le bouton de se dégager. On refroidit ensuite 1 ébauche.
Ces buts ainsi que d'autres encore ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-après,à titre d'exemple,avec référence aux dessins annexes dans lesquels : ' la Fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil simplifié pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention,. en partie arrachée pour la clarté ; la Fig.2 est une vue en coupe verticale d'une partie de la Fig.1; la Fig. 3 est une vue semblable à la Fig. 2 montrant le bouton en cours d'enfoncement dans l'ébauche de trépan;
la Fig.-4 est une vue de détail montrant l'ébauche
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sertie autour du bouton, et
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les Fig. 5 et 6 sont des détails nontrant l'c7ten- cement d'un bouton de*forme différente dans une ébauche de trépan.
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Com:ne le montrent les dessins, l'appareil s3.r,-spZiri servant enfoncer un bouton cn carbure de tungstène ou en un autre matière dure dans une ébauche de trépan comprend une c: che 1. La cloche est fixée à un plateau 76 par tout moyen approprié, par exemple par soudure en 79. Un côté de la cloch'
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est ouvert en 2 de naniere-a présenter une zone d'observation et une entrée pour les autres appareils.
La partie supérieur; 3 de la cloche 1 comprend un cylindre 4 raccordé en 5 et 6 à
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une alimentation de fluide. Le cylindre il. est fem6 à son extrenite infri6'ure par un bouchon 7 qui y est vissé. L'étan chit du bouchon est assurée par un joint torique 8. Un pi=-' 11 comportant un sèment d'etsnchuite 12 coulis-le dans le cy. lindre 4. Une tige de piston 13 est attachée au piston et
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traverse une ouverture 9 ncnsges dans le bouchon le Un ioin, torique 10 dans l'ouverture 9 ec" ce toute fui te de fluide par l'ouverture 9. L'extreaite de la lise 13 opposée au piste 11 est de plus grand diamètre, en 14.
Un dispositif poseur 20 est attache à la fiée de piston. Ce poseur comprend un élément cylindrique 21 présentant un alésage axial 22 qui le traverse de part en part, co: ce le contre la Fig. 2. L'alésage 22 est contre-alèse en 23
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pour recevoir l'e::tr:::lit6 de plus grand diasctre ht de la ti du piston. Le poseur zou est ftaintenu en place sur la tige de piston psr une vis d'arrêt 15 ou par d'autres soyess 2Cppropr: L'alésage 22 se rctrFeït à son e7.trÚ:1it inférieure 2 de manière à procurer un SiÈ:(;ê ou bitée arrêt 25. Cn plongeur : conportant un epsulenent a son extrémité supérieure cou- lisse dans l'alésage 22. L'épaulèrent 27 est calibre de ma-
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ô.<'ri1-:r<.â:;rep,oser sur l'arrêt 25.
Le plongeur 26 est traversé ;;.: , t . .'r . - j 4- . r J' J 'f".. '" Jt i".. =...
:;....",'v' aÊ(parff.Em..:pâ:rt par un alésage axial 28.
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'"¯i",-'] -Une broche .30 co;:port(,t,,W1&- partie de plus petit - '..¯:, , . . dianetre 31 qui s'ajuste à Ìl ment dans l'alésage 28 du plongeur. La partie supérîeùrè:d,e-'tla broche comporte im ..épaulement .32. Entre l' épauleent :2 de la broche et la partie- supérieure du plongeur 26 sè:trouve un ressort 40 dont la fonction sera expliquée ci-après.
Un dispositif distributeur de boutons est prévu et comprend un tube creux 3? adapté à l'extrémité du plongeur 26. L'extrémité externe du tube 35 traverse une ouverture 80 nénagée dans la cloche 1. Le tube 35 présente une ouverture
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,,tl.1, 36 que le plongeur traverse. Le plongeur 26 comporte une ouverture 29 qui est axialement en ligne avec l'ouverture du
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tube 35. Le tube 35 s'ajuste sur 1,<p?ongeur 26 et y est fixé par tout moyen approprié de manière à être situé contre un
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épaulement cl et extrémité du plongeur s'étend au-delà du dessous du tube, coms leaontrent claire=-en%'. les Fig. 2 et 3.
Le tube d'lxliréntation 35 est calibré de saniere à pouvoir contenir une série de boutons ou de mises en car1:nr'?' de tungstène SC conB-e le nontrent clairement les Fig. 2 et 3.
Une tige 37 est uontée à coulisse dans le tube zij et est so11icitée vers l'avant contre les boutons 50 par un élément élas (.-'1,que 38 de sorte que les boutons 50 sont poussés un à la foi,, dans 11alésage,2S. L?extrénité de la tige 37 présente une en coche 39 qui reçoit et 1r*inti=nt l'élément élastique 38. Lor qu'un bouton est poussé dans lealésa-e 28, une bague de retenue bzz l'erpéche de tonber du plongeur. Le bouton est â ce montent 4x.ale ûrt en ligne avec la broche 30.
Une ébauche de trépan métallique 60 est maintenue dans une frette cylindrique 72. Cette frette est maintenue
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dans: 1-louvr-rti-re circulaire 71 d'un bloc de montage z'0. Le
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bord antérieur du bloc de montage est biseauté en 73 de sorte que, lorsque l'on désire enfoncer des boutons dans le bord ou biseau 61 de l'ébauche, on peut incliner le trépan à l'an- gle voulu. Le bloc de montage s'ajuste dans une plaque 74 pré- sentant une ouverture carrée 75. Le bloc de montage 70 peut être déplacé de manière que lorsqu'un bouton est èn place, l'ébauche puisse être repositionnée et qu'un second bouton puisse être inséré. La plaque 74 est fixée à un plateau 76 par tout moyen approprié, par exemple des vis 77.
Le plateau
76 est fixé à une table de support (non représentée) par des moyens appropriés, par exemple des boulons 78.
On chauffe une ébauche de trépan métallique 60 à la température requise. Cette température dépend de la force utilisée pour enfoncer le bouton dans l'ébauche. Au cours d'un essai effectué avec une petite presse hydraulique, on a con- staté qu'il est nécessaire de chauffer le trépan jusqu'à en- viron 927 C. Si on utilise une presse plus puissante, on peut réduire la chaleur.On place l'ébaache chauffée dans la frette cylindrique 71 que l'on ajuste ensuite dans le bloc de contage 70. On dispose le bloc 70 à l'endroit désiré en dessous du poseur 20 de manière à enfoncer le bouton à l'endroit voulu.
Dn bouton ou une mise en une matière plus dure que 1-'ébauche est poussé dans l'alésage 28 du plongeur 26 par la tige 37 et repose sur l'anneau de retenue 42.
Du liquide hydraulique sous pression est introduit dans le cylindre 4-. par le raccord 5 et agit sur le piston 11.
La tige de piston 13 et le poseur 20 sont abaissés jusqu'à ce que 1-* extrémité 43 du plongeur vienne en contact avec la face de l'ébauche de trépan 60. Le côté inférieur du vérin est mis à l'échappement par le raccord 6. A mesure que du liquide sous pression est introduit au-dessus du piston 11, le poseur 20 et la broche 30 continuent à descendre, mais le
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plongeur 26 reste en substance immobile contre la face du trépan. Le plongeur est abaissé du fait que la tige de piston est en contact positif avec elle, mais la broche n'est pas abaissée parce que la majeure partie du déplacement de la tige de piston est absorbée par le ressort 40. Le poseur des- cend et la broche 30 descend également dans l'alésage 28 du plongeur.
La surface concave 44 prévue sur l'extrémité de la broche 30 vient en contact avec la surface arrondie du bouton. A césure que la tige de piston 13 et la broche con- tinuent à descendre, le ressort 40 est comprimé et la broche commence à enfoncer le bouton dans l'ébauche de trépan 60.
Cette phase de l'opération est clairement illustrée sur-la
Fig. 3. Le déplacement vers le bas qui se poursuit a pour effet d'enfoncer le bouton 50 dans l'ébauche. Cosse le ressort 40 est en cours de compression, la force de la tige de est transférée au plongeur 20 et le plongeur 20 descende Le déplacement vers le bas du plongeur 26, tandis que le totton est enfonce dans l'ébauche,sertit la face de l'ébauche au== ,1 tour du bord du bouton 50, comme le montre clairement la Fig.
Le déplacement de la presse vers le bas est Usité de manière que le bouton fasse saillie au-dessus de la face de l'ébauche sur une distance prédéterminée. La force de la presse hydraulique est telle que le bouton est enfoncé dans l'ébauche à la profondeur voulue, c'est-à-dire suffisamment pour que le bouton 50 fasse saillie sur l'ébauche de trépan qui acquiert ainsi une efficacité redoutable. La presse est conçue de manière à ne pas exercer une force suffisante pour enfoncer le bouton davantage dans l'ébauche. Le piston 13 ne peut pas être abaissé davantage.
A mesure- que l'ébauche est refroidie, son métal se contracte autour du bouton et ceci, combiné avec le sertissage,
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maintient le 'bouton solidement en place*
On fait alors redouter le piston 11 avec la tige de piston 13 et le poseur 20 en introduisant du liquide hydraulique en dessous du piston par la conduite 6. A mesure que le poseur
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raÎa3:.2 le ressort 4D rsppelle le piceur ne faq7n à 1'éca::
-- ter de la broche 30 et la partie 32 de la broche est sou- levée au-delà de l'ouverture 29 tandis qu'un autre bouton est poussé. dans l'alésage 28 et est prêt à être posé. Le bloc de contage et 1'ébauche sont ensuite amenés vers un nouvel endroit par rapport au poseur et le bouton suivant est prêt à être enfoncé.
Avec le procédé suivant l'invention, il est possible d'insérer ou d'enfoncer des boutons de forme différente, par exemple le bouton conique représenta aux Fig. 5 et 6. Lorsque l'on insère ce bouton, l'ébauche de trépan tend à s'ouvrir dans une césure égale au grand diamètre du bouton 51. Cette ouverture 62 est clairement représentée à la Fig. 5 qui sontre le bouton enfoncé dans l'ébauche, Biais avant d'y être serti.
L'ouverture 62 est fermée par le sertissage, coasse le montre clairement la Fig. 6.
Quoiqu'un appareil simplifié ait été représenté pour réaliser le procédé suivant l'invention., on peut utiliser d'autres appareils. Si on le désire, on peut utiliser une presse à forcer au lieu d'une siple presse hydraulique. Une presse à forger martèle les boutons en place au lieu de les enfoncer.
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On peut dcalenent utiliser des dispositifs de pose et d'alicen- tation plus compliqués. De plus, l'invention envisage également d'utiliser plusieurs dispositifs poseurs et plusieurs presses de manière que de nonbreux boutons ou la totalité de ceux-ci puissent être enfonces ou insérés fans l'éhauche de trépan, en même temps plutôt qu'un à un.
Il ressort de la description qui précède que le
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nombre d'opérations requises pour insérer un 'bouton dans une ébauche de trépan a été sensiblement recuit. Grâce au. procédé suivant l'invention, il n'est plus nécessaire de percer préalablement -un trou dans l'ébauche bien que cela puisse être effectué, si on le désire-. - Il n'est plus tellement nécessaire de fabriquer des boutons d'un calibre précis.
Il suffit en effet d'aligner convenablement l'ébauche pour insérer ou enfoncer le bouton à l'endroit voulu. L'alignement ne doit être effectué qu' une fois tandis que, dans les procédés connus, l'ébauche doit être alignée au moins deux fois, une fois pour le perçage et une autre fois pour l'enfoncenent ou l'insertion du bouton.
Bien entendu, l'invention n'est en aucune nanière limitée aux détails d'exécution décrits auxquels divers changements et nodifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.