CH188034A - Procédé de fabrication d'articles manufacturés comportant un corps original en acier ou fer revêtu au moins en partie d'une couche en alliage ferreux dur. - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'articles manufacturés comportant un corps original en acier  ou fer revêtu au moins en partie d'une couche en     alliage    ferreux dur.    La présente invention se rapporte à un  procédé de fabrication d'articles manufactu  rés     comportant    un corps     original    en acier ou  fer revêtu. au moins en partie d'une couche  en alliage ferreux dur.

   Selon     l'invention,     cette     couche    est appliquée intimement au  corps original par l'effet de la force centri  fuge et se compose d'un alliage de fer avec  du bore, l'alliage étant d'une dureté telle que  sa surface ne se laisse pas usiner et possé  dant un point de fusion inférieur à celui du  corps     original.     



  L'article manufacturé peut être par exem  ple un cylindre de pompe ou moteur, un tam  bour, un malaxeur ou autre corps creux en  fer ou en acier revêtu à     l'intérieur    du revê  tement indiqué. Ces pompes et moteurs, sur  tout les moteurs à combustion interne et les  pompes pour puits à pétrole, pour eaux  boueuses et conduisant du sable, auront alors  d'excellentes propriétés de résistance à l'usure    rapide, propriétés que possédaient jusqu'à  présent seulement les cylindres et tambours  en acier spécial très coûteux.  



  Le revêtement de     tubes    par des métaux  tendres tels que l'étain, le zinc, le plomb et  d'autres est bien connu, mais un revêtement  formé par une couche d'un alliage très dur  intimement lié aux parois des moteurs et des  pompes et résistant à des efforts abrasifs  considérables n'est pas encore connu et n'a  jamais été employé. On a bien essayé de re  vêtir des tubes en acier d'un alliage très dur  tel que le     stellite,    mais le point élevé de fu  sion de ces alliages rendait leur emploi dif  ficile, et, à côté de cela, leur prix très élevé  était un obstacle à leur emploi.

   D'ailleurs,  malgré les     nombreux    essais faits pour déter  miner l'effet du bore sur le fer et l'acier et  malgré qu'on savait comment conférer de la  dureté à ce dernier, les résultats obtenus par  les inventeurs jusqu'ici n'ont jamais permis      d'arriver à un revêtement suffisamment dur  et résistant pour des cylindres et     tubes    en  acier.

   Ces produits étaient ou d'une dureté  insuffisante ou trop cassants, ou le point de  fusion n'avait jamais été exactement déter  miné ou était trop près de celui du tube en  acier ou fer, de 'sorte qu'on aurait été dans       l'obligation    d'employer des matrices rotatives  spéciales ou d'autres moyens     empêchant    le  tube de se fondre sous la chaleur nécessaire  à faire fondre le revêtement.  



  L'acier et le fer traités avec du bore ont  généralement été d'une teneur trop     basse    en  carbone, ou d'une teneur trop basse en bore,  ou les deux défauts étaient réunis. Aussi, on  peut dire que la connaissance de la juste  quantité des     additions    appropriées et désira  bles au fer de bore, carbone et éventuelle  ment de nickel et d'autres éléments pour don  ner une couche en un alliage ferreux d'une  dureté convenable n'existait pas., pas plus que  la connaissance de la nécessité du point rela  tivement bas de fusion du revêtement et des  propriétés de liaison d'un tel alliage avec un  autre corps.

   Ce n'est que par les essais de  l'inventeur et ses travaux que l'alliage conve  nable fut trouvé et que la réunion     intime     d'un revêtement constitué dudit alliage fut  découverte.  



  Le succès obtenu par la réunion intime  des tubes en acier ou fer avec une couche en  un alliage ferreux d'une dureté qui ne per  met pas son usinage se base donc sur la dé  couverte de la     relation    entre les éléments  constituants de l'alliage.  



  Dans la présente     invention,    on emploie  de préférence un alliage     contenant,    outre le  fer, 2 à 4% .de carbone, 0,2 à     21-/2    % -de bore  et, dans     certains    cas., 11/2 -à 9 % de nickel.  



  D'autres métaux, tels. que le chrome, le  tungstène, le manganèse, le vanadium, le mo  lybdène, le cobalt,     etc.,    peuvent être tolérés  dans des. pourcentages variables là où on ne  tient pas à obtenir les meilleures propriétés  métallurgiques de l'alliage et son prix de re  vient le plus bas: à- part cela,     certains    élé  ments qu'on trouve ordinairement dans la  fonte de fer, le soufre et le phosphore, sont    de préférence exclus; s'ils sont présents, il  est bon qu'ils ne surpassent pas 0,1 % pour  le soufre et 0,3 % pour le phosphore. En pra  tique, on tient ces éléments au-dessous de       0,0:5    %,     car    tous deux ont un effet pernicieux  sur la dureté de l'alliage.

   La même remar  que peut se faire pour le silicium, sauf que  cet élément peut être présent en quantités  jusqu'à 1,5 % sans nuire beaucoup à     l'àlliage.     21/2 % de silicium est     pourtant    le maximum  qu'on puisse tolérer et cela toujours avec un  pourcentage supérieur de bore, car sans cela  du carbone     graphitique    sera précipité dans  l'alliage, ce qu'on doit éviter. Une bonne com  binaison de l'alliage ne contient que 1 % de  silicium. La somme des teneurs en -carbone  et bore ne devrait pas surpasser environ       41/z    %, en tous cas pas 6 %.  



  Un alliage ferreux contenant les éléments  carbone et bore dans les limites indiquées  aura un point de fusion variant entre 1065  et 1120   C, ce qui est de quelques centaines  de degrés     plus        bas    que le point de fusion  de l'acier ordinaire, et aura une dureté de  puis environ 500 à plus de 1000 mesurée selon  l'échelle Brinell, de sorte que cet alliage ne  peut être usiné que par meulage. Cet alliage  présente aussi une résistance remarquable à  l'usure, résistance beaucoup plus grande que  celle     dè    la fonte de fer et une     conductivité     de la chaleur moindre que celle du fer et de  l'acier.

   Cette dernière propriété contribue lar  gement à la valeur de l'alliage comme revê  tement du cylindre -d'un moteur à combustion       interne,    car la conductivité de     chaleur    excep  tionnellement petite réduit la dilatation ther  mique du revêtement et, conséquemment,  aussi une distorsion, de sorte que les limites  de tolérances peuvent être extrêmement ré  duites.  



  Un alliage ferreux contenant des     pour-          cents    minimums de carbone, de bore et de  nickel dans les limites indiquées et étant sub  stantiellement exempt de carbone graphiti  que, aura une dureté supérieure à 800   me  surée selon l'échelle Brinell et un point de  fusion au-dessous de 1120   C.  



  Un autre caractère contribuant au succès      de cet alliage comme revêtement de tubes en  acier ou fer est son affinité pour les corps  en fer et acier avec lesquels il s'unit sans  difficultés s'ils sont simplement nettoyés et  ceci sans nécessiter .de flux. Pourtant, n'im  porte lequel des flux employés généralement  peut servir au cas où les surfaces du joint  n'ont pas été bien nettoyées.  



  Une bonne combinaison d'éléments de l'al  liage devant servir au revêtement de tubes  ou cylindres est en poids       Carbone        21/2    à<B>31/2%</B>  Bore 0,75 à 11/2  Nickel     21/2    à 6  Silicium pas au-dessus de     11/2     -Soufre pas au-dessus de 0,05  Phosphore pas au-dessus de 0,05  et le reste du fer.  



  Un tel alliage a une dureté d'au moins  700   Brinell.  



  Si on élimine le nickel, la dureté sera  réduite, mais toujours telle que l'alliage ne  se laisse pas usiner. Ainsi qu'on l'a déjà men  tionné, d'autres métaux peuvent encore être  tolérés: en de très petites quantités, mais leur  présence n'a pas     d'avantage    particulier.  L'aluminium doit être complètement exclu,       car    la moindre quantité de ce métal produit  une diminution sensible de la dureté. C'est  pourquoi tout emploi .du     ferro-bore    obtenu  par le procédé à la     thermite,    qui pourrait  donner un produit contenant de l'aluminium,  doit être évité. Plus .de 1 % de cuivre dans  l'alliage en réduit la dureté.  



  L'alliage peut être fait de différentes ma  nières en fondant les éléments.  



  Pour former le revêtement dur dans des  tubes et cylindres d'acier ou de fer, on peut  procéder comme suit:     On    réduit de minces  tablettes nettoyées d'un -des alliages décrits  ci-dessus, en petites miettes; on introduit la  quantité     nécessaire    de ces miettes (suivant  l'épaisseur désirée du revêtement) dans le  tube ou cylindre en acier ou fer -qui, préala  blement, a été nettoyé soigneusement, par  exemple par un caustique, on     ferme        les    deux  bouts du tube de cylindre par des bouchons  en acier forcés dans les ouvertures,

   l'un de    ces bouchons étant     pourvu    d'un     petit    trou  comme évent pour l'échappement     des    gaz et  de l'air chauffé. Dans certains cas, on peut  aussi introduire avec la charge de l'alliage  une petite quantité de carbonate de sodium  ou de borate de sodium, ou de fluorure de  calcium, etc. pour éliminer tous éléments non  métalliques. Pourtant, si le cylindre a été  nettoyé convenablement, ceci ne sera pas né  cessaire. Il est aussi désirable d'introduire  une petite quantité d'un liquide volatilisable  pour former un .gaz non oxydant pour chas  ser l'air     enfermé;    l'alcool méthylique se prête  bien à ce but.  



  On chauffe     .alors    le cylindre fermé gra  duellement et     uniformément    .dans un four       jusqu'au-dessus    du point de fusion de la  charge en le tournant lentement. On le retire  alors rapidement du four et le place sans  perte de temps entre les deux pointes     d'un     tour à grande     vitesse    ou entre des rouleaux  horizontaux et fait tourner 1e cylindre à une  vitesse périphérique de plus de 600 mètres  par minute pendant environ une     demi-minute.     Pendant ce temps, le cylindre aura perdu  assez de chaleur par radiation pour que la  charge fondue soit solidifiée,

   et pour avoir       transformé    l'alliage ferreux en un revêtement  à surface unie et lisse. Après le refroidisse  ment complet, on coupe l'une ou l'autre des  fermetures du cylindre et on meule le revê  tement aux -dimensions désirées. Naturelle  ment, l'extérieur du cylindre sera aussi usiné  comme cela     convient.     



  Le revêtement dur ainsi créé peut être       très    mince, par exemple 0,8 mm, ou moins  ou, plus épais. Son épaisseur dépend de la  charge faite. En tous cas, on trouvera le  revêtement réuni intimement et partout avec  le métal du tube ou cylindre, de sorte qu'on  peut découper ou briser en morceaux un tel  cylindre revêtu sans que le revêtement se  détache.

   Le diamètre intérieur exact peut être  prédéterminé en pesant exactement la quan  tité de la charge introduite dans le cylindre  et la surface du revêtement est parfaitement  ronde et si lisse que, grâce à la nature de  l'alliage, très peu de meulage sera nécessaire      pour     arrivei    aux dimensions exactes.     L'im-          portance    de ce fait est assez     considérable        parce     que la dureté de l'alliage rend tout travail  de meulage considérable et pourrait rendre  les frais de production prohibitifs.  



  Des tubes munis de ce revêtement dur  sont     utilisables    comme cylindres -de moteurs  ou tambours malaxeurs et surtout pour des  pompes déplaçant des     liquides    contenant du  sable, et aussi comme chemises de cylindre  de moteurs à combustion interne, tambours  Ireins et tous corps     creux    sujets à un gros  effort abrasif. La production de tels     tubes    se  fait à bon marché. Ces revêtements ont une       résistance    contre l'usure     égale    aux alliages  très coûteux employés jusqu'à     présent    et les  surpassent souvent en résistance.  



  L'échelle Brinell est celle appelée aussi  échelle     Monotran        Diamond    Brinell.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I Procédé de fabrication d'articles manu factures, comportant un corps original en acier ou fer, revêtu au moins en partie d'une couche en un alliage ferreux dur, caractérisé en ce que cette couche est inti mement réunie au corps original par l'ef fet de la force centrifuge et se compose d'un alliage de fer avec -du bore, cet alliage étant d'une dureté pas inférieure à 500 Brinell et telle que sa surface ne se laisse pas usiner, et possédant un point de fusion inférieur à celui du corps original. II Article manufacturé obtenu par le procédé selon la revendication I.

   SOUS-REVENDICATIONS: 1 Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que ledit alliage contient en poids: du carbone, 2 à 4 %, du bore, 0,2 à 21/2 %, .du silicium en quantité ne dé passant pas 21/2 %, au plus 0,1 % de sou fre et au plus 0,3 % -de phosphore, cet alliage étant d'une dureté au-dessus de 500, mesurée suivant l'échelle Brinell. 2 Procédé selon la sous-revendication 1, ca ractérisé en ce que le corps original est un corps creux tubulaire dont on revêt les parois intérieures de ladite couche.

   3 Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que le corps original est un cylindre et qu'on emploie un alliage:"con- tenant, en poids, 2 à 4 % de caïbone @et de 0,2 à 21/2 % de bore, le point de fu sion de cet alliage étant au-dessous de 1120' C et quelques centaines de degrés au-dessous de celui dudit cylindre, la cou che d'alliage formée possédant une dureté au-dessus de 500, mesurée selon l'échelle Brinell.

   4 Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que le corps original est un cylindre et -que l'on emploie un alliage contenant, en poids, 2 à 4 % :de carbone, 0,2 à 21/2 % de bore et 11/2 à 9 % de nickel, le point de fusion de cet alliage étant auLdessous de 1120' C et quelques cen taines de degrés au-dessous de celui du cylindre métallique, la couche d'alliage formée possédant une dureté au-dessus de 700, mesurée selon l'échelle Brinell.

   5 Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que le corps original est un cylindre et que l'on emploie un alliage contenant, en poids, 21/2 à e/2% de car bone, 0,75 à 11/2 % -de bore et de 21/2 à 6 % de nickel, le point de fusion -de cet alliage ne dépassant pas 1120 C et étant quelques centaines de degrés en dessous de celui du cylindre métallique;

   la couche d'alliage formée possédant une dureté au dessus de 700 , mesurée selon l'échelle Brinell. 6 Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que ledit corps original est un cylindre et que l'on emploie un alliage contenant au moins 2 % de carbone, au moins 0,2% de bore et au moins 11/2 de nickel, ledit alliage étant substantiel lement exempt de carbone graphitique et possédant une .dureté supérieure à 800, mesurée .selon l'échelle Brinell, et un point de fusion au-dessous de 1120 C.