CH318254A - Procédé pour la préparation d'une baguette de soudure composée et baguette obtenue par ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé pour la préparation d'une     baguette    de soudure composée  et baguette obtenue par ce procédé    La présente invention se rapporte à un  procédé de préparation d'une     baguette    de sou  dure composée destinée à déposer à basse tem  pérature des revêtements ou rechargements ré  sistants à l'usure et à l'abrasion.  



  On connaît le procédé d'application de  revêtements durs qui consiste à souder un re  vêtement de métal dur présentant une résis  tance élevée à l'usure et à l'abrasion sur un  métal moins dur. Ce procédé s'est révélé par  ticulièrement utile pour produire ou remplacer  des parties tranchantes d'outils tels que des  perforatrices et des outillages destinés à dé  placer de la terre, qui sont soumis à une abra  sion particulièrement sévère.  



  Une composition destinée à produire des  revêtements durs doit être pratiquement ho  mogène, solide et dure pour conférer au revê  tement de bonnes propriétés de résistance à  l'usure et à l'abrasion. Ces revêtements doivent  aussi rester solidement liés au métal de base  sous les conditions d'utilisation les plus sévè  res. Ils doivent en outre se déposer facilement  à des températures relativement basses et la  baguette doit pouvoir supporter sans dommage  un long stockage.  



  L'invention a précisément pour but de  fournir un procédé de préparation de baguettes  de soudure faites d'une composition pour re  vêtements durs présentant une structure nou  velle susceptible de faciliter le dépôt de revê-         tements        efficacement    résistants à l'usure et à  l'abrasion à des températures relativement bas  ses, baguettes susceptibles en outre de suppor  ter sans se détériorer un très long stockage.  



  Suivant la présente invention, on tasse dans  un moule tubulaire des particules dures, telles  que des particules de carbures, et on chauffe  les particules tassées à la température de fusion  de l'alliage mère ; on introduit ensuite l'alliage  mère dans le moule et cet alliage fond et suinte  parmi les particules dures préalablement dis  posées dans le moule, il les mouille à fond et  tend à se déposer vers le fond du moule pour  former une baguette composée comprenant des  particules dures entièrement enrobées dans  l'alliage mère.  



  La structure homogène obtenue avec le  procédé susmentionné donne une baguette com  posée contenant des     particules    dures qui sont  entièrement revêtues de l'alliage mère. Le fait  de disposer préalablement les particules dures  dans le moule assure une recharge homogène  sans qu'il y ait besoin de la   puddler   ou de  la reprendre. En tassant     fermement    les parti  cules dures dans le moule, elles se répartissent  de façon homogène dans l'alliage mère. L'en  robage intégral des particules par l'alliage mère  les protège aussi de la corrosion ou de toute  attaque des agents atmosphériques.

   D'autres  matières telles que des désoxydants et des mé  taux réactifs destinés à assurer une     fluidité         parfaite peuvent aussi être ajoutées à l'alliage  mère pour faciliter la confection de la baguette  ainsi que pour la rendre plus fluide à l'emploi.  



  Le dessin ci-annexé représente, à titre  d'exemple, une forme d'exécution d'une ba  guette de soudure obtenue par le procédé selon  l'invention.  



  La     fig.    1 est une coupe en élévation de la  dite baguette logée dans son moule de coulage ;  et  la     fig.    2 est une coupe suivant la ligne 2-2  de la     fig.    1 vue dans la direction des flèches.    En se référant aux     fig.    1 et 2, un tube  creux 10 en matière réfractaire, telle que le gra  phite ou une matière céramique, par exemple,  est     utilisé    comme moule pour couler la baguette  12. Le fond du moule 10 est fermé par un  bouchon 14 qui peut être fait en une matière  réfractaire similaire.

   Le moule 10 présente une  section transversale circulaire, mais il va sans  dire qu'on peut aussi     utiliser    un moule tubu  laire ayant une section appropriée quelconque,  par exemple carrée ou rectangulaire. Des par  ticules dures concassées 16 sont tassées ferme  ment dans le tube jusqu'à ce que ce tube soit  pratiquement entièrement rempli. Ces particu  les dures 16 peuvent être, par exemple, des  particules de carbures ou d'autres substances  dures qui seront spécifiées plus loin. Le moule  contenant les. particules dures tassées est en  suite     chauffé    dans un four usuel jusqu'à ce qu'il  atteigne la température de fusion de l'alliage  mère 18. Divers alliages mères appropriés se  ront spécifiés plus loin.  



       L'alliage    mère 18 sous forme de fil ou sous  toute autre forme appropriée est introduit dans  la partie supérieure du moule     rempli.    Dès que  l'alliage mère fond, il suinte à travers la masse  agglomérée des particules de carbure ou d'au  tres particules dures et tend à se déposer vers  le fond du moule. En passant à travers lesdites  particules, l'alliage mère mouille intégralement  chacune de ces particules et les enrobe. On in  troduit l'alliage mère de façon continue par le  sommet du moule jusqu'à ce que le moule soit  entièrement rempli. On obtient ainsi une ba  guette composée comprenant des particules du-         res    entièrement enrobées dans l'alliage mère.  Le moule tubulaire creux est ensuite retiré de  la source de chaleur et refroidi.

   Après refroi  dissement, le moule 10 est dépouillé de la ba  guette 12 comme il est représenté en 20 où une  partie du moule a été enlevée pour laisser une  baguette composée de particules     dures    com  plètement     enrobées    dans l'alliage mère.  



  Lorsqu'on utilise pour le moule une ma  tière dont le point de fusion n'est que légère  ment supérieur à la température de fusion de  l'alliage mère, il n'y a pas besoin de le dé  pouiller de la baguette si la matière dont il est  constitué est compatible avec les autres cons  tituants du revêtement à obtenir. On peut  même utiliser pour la confection du moule un  matériau ayant une température de fusion  égale ou même inférieure à la température de  fusion de l'alliage mère, à condition qu'on re  froidisse le moule pendant qu'on verse l'al  liage mère.  



  On peut utiliser dans la baguette composée  diverses sortes de particules dures. Les carbu  res de tungstène, de bore, de vanadium et de  silicium se prêtent particulièrement bien à la  production de revêtements ou de     recharge-          ments    ayant une grande résistance à l'usure et  à l'abrasion. Des alliages à base de cobalt et  des alliages à base de nickel à température de  fusion élevée confèrent aux revêtements de  meilleures propriétés d'absorption des chocs  que les particules de carbures. On peut citer  comme alliage au cobalt approprié; par exem  ple un alliage contenant : 1,0 à 2,5 0/o de car  bone, 28,0 à 35,0 0/o de chrome, 4,0 à 13,0 0/o  de tungstène, et le reste de cobalt.

   Comme  alliage au nickel à haute température de fusion,  on peut citer, par exemple, un alliage compre  nant : 10 à 15 0/o de chrome, 1 à 3 0/o de bore,  5 à 4 0/o de silicium, et le reste de nickel.  



  Les particules de carbures sont- plus dures  et plus cassantes, les alliages au cobalt ainsi  que les alliages au nickel à haute température  de fusion donnent une meilleure résistance à  la corrosion. Le type de particules     utilisé    peut  varier selon les propriétés que l'on attend des  revêtements obtenus avec la baguette.      La nature de l'alliage mère peut aussi va  rier suivant les services que l'on attend des  revêtements. Pour des baguettes d'usage géné  ral on peut utiliser avantageusement comme  alliage mère un alliage cuivre-nickel-zinc. Des  compositions particulièrement appropriées  d'alliages de ce type sont décrites dans les bre  vets suisses     Nos    298973 et 300088.

   Ces allia  ges mère combinés avec des particules dures  appropriées donnent une baguette pour revê  tements durs particulièrement appropriée aux  applications de forage en général et pour les  champs de pétrole en particulier. Un revête  ment de particules dures en suspension ou en  robées dans une matière mère semi-dure est  ainsi obtenu.  



  Dans certaines applications aux champs  pétrolifères où l'on rencontre en cours de fo  rage des formations rocheuses dures et abrasi  ves, il est nécessaire d'employer un alliage mère  plus résistant. Ce type de rechargement est  obtenu en utilisant pour l'alliage mère un       bronze    d'aluminium. Ce bronze     d'aluminium     peut être constitué par un alliage     cuivre-alumi-          nium    contenant de 8 à 10 0/o d'aluminium, par  exemple.  



  Lorsqu'on a besoin d'une résistance à une  forte abrasion, à la chaleur et/ou à la corro  sion, on peut utiliser pour l'alliage mère un  alliage à base de nickel. Un tel alliage parti  culièrement avantageux est un alliage     nickel-          bore-chrome-silicium    contenant des propor  tions variables de carbone, par exemple un al  liage contenant : 60 à 80 0/o de nickel, 10 à  20 % de chrome, 2 à. 5 0/o de bore et 0,5 à  6 % de silicium. On peut combiner n'importe  quel alliage mère et -n'importe quelles particu  les dures en n'importe quelle combinaison com  patible pour obtenir un revêtement présentant  les caractéristiques les mieux appropriées aux  services. qu'on en attend.  



  La quantité de particules dures par rapport  à l'alliage mère peut aussi varier dans de lar  ges proportions suivant les usages auxquels est  destinée la baguette. L'expérience a démon  tré qu'il suffit de 5 % en poids de particules  dures enrobées dans 95      /o    en poids     d'alliage     mère pour fournir un matériau pour revête-    ment doté de propriétés     exceptionnelles    de ré  sistance à l'usure et à l'abrasion. On a obtenu  des résultats particulièrement excellents avec  des mélanges contenant de 20 à 70 % en  poids d'alliage mère et de 70 à 20     0/o    de parti  cules dures.  



  La grosseur des particules. dures peut aussi  varier dans de très larges proportions suivant  l'usage final de la baguette. L'expérience a  démontré qu'on peut utiliser des particules al  lant jusqu'à 10 mm dans leur plus grande di  mension et inversement des particules assez  fines pour passer au tamis de 325 mailles.  



  Une baguette ayant des caractéristiques  avantageuses peut avoir la composition sui  vante  
EMI0003.0011     
  
    Particules <SEP> de <SEP> métal <SEP> dur <SEP> 60 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb>  Alliage <SEP> mère <SEP> 35 <SEP> 0/0 <SEP> <B>  <SEP>  </B>
<tb>    Flux <SEP> 3 <SEP> % <SEP>   <SEP>  
<tb>  Alliage <SEP> cuivre-lithium <SEP> 2 <SEP> 0/0 <SEP> <B>  <SEP>  </B>       On ajoute l'alliage cuivre-lithium comme dés  oxydant     @    et pour améliorer la fluidité de l'al  liage mère. Le type de flux varie suivant le  type d'alliage mère utilisé. Les flux du type  borates agissent très bien, par exemple, avec  les alliages     cuivre-nickel-zinc    et les alliages au  nickel.

   Les     flux    du type fluorures conviennent  mieux aux alliages mères au cuivre-aluminium  connus aussi sous le nom de bronzes d'alu  minium. On peut aussi ajouter des terres rares  au moule pour améliorer les caractéristiques  de coulage du métal moulé et des revêtements  déposés.  



  La nouvelle structure obtenue par le pré  sent procédé fournit un revêtement dur pré  sentant diverses caractéristiques avantageuses.  On peut très bien appliquer au moyen du cha  lumeau oxyacétylénique une composition con  tenant un alliage     cuivre-zinc-nickel.    Les ba  guettes- contenant un alliage mère au bronze  d'aluminium ou au nickel peuvent être facile  ment appliquées au moyen du chalumeau oxy  acétylénique, de l'arc au carbone, de l'arc en  atmosphère neutre, ou par électrodes métalli  ques. Dans tous les cas, le revêtement peut être  déposé à température relativement basse. Cela  facilite le dépôt et empêche tout dommage à      la matière de revêtement et à la structure du  métal de base.  



  La disposition préalable précise et com  pacte des particules dans le moule assure une  distribution homogène des particules dans le  revêtement. Lorsqu'on coule des baguettes par  d'autres procédés, les particules dures plus  lourdes ont tendance à se déposer au fond de  l'alliage mère.  



  L'addition de l'alliage mère au moule tassé  et chauffé garantit aussi que les particules sont  maintenues à une température     suffisamment     élevée pour assurer un mouillage ou un en  robage     intégral    desdites particules par l'alliage  mère fondu. Cela facilite le dépôt d'un revête  ment homogène sans qu'il y ait besoin de    puddler   ou d'usiner pendant le dépôt. L'en  robage intégral des particules protège aussi ces  dernières de toute attaque ou corrosion par les  agents atmosphériques pendant les longues pé  riodes de stockage.  



  On peut ajouter aussi au moule d'autres  matières qui autrement seraient sujettes à une  détérioration ou à une corrosion pour les enro  ber intégralement dans l'alliage mère et leur  assurer ainsi une protection efficace contre une  ultérieure détérioration ou corrosion. On peut  introduire dans le moule tubulaire creux, avant  d'y verser l'alliage mère, des désoxydants, tels  que le lithium ou les alliages de lithium, ou  encore des terres rares. Ces substances rehaus  sent les caractéristiques de fluidité et de cou  lée de l'alliage mère qui assure un     mouillage     parfait des particules dans la baguette coulée  et préservent leurs caractéristiques désoxydan  tes et améliorantes de fluidité pour le dépôt de  revêtement.

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé de préparation d'une baguette de soudure composée contenant des particules dures et un alliage mère, caractérisé en ce qu'on tasse lesdites particules dans un moule tubulaire, on chauffe les particules tassées à la température de fusion de l'alliage mère, on in troduit l'alliage mère dans le moule de façon qu'il fonde et suinte à travers les particules dures, en les mouillant intégralement, de façon à remplir le moule en formant une baguette composée dans laquelle les particules dures sont entièrement enrobées dans l'alliage mère. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on sépare le moule de la baguette après que cette dernière s'est solidi fiée. 2.

   Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que le moule est en matière réfractaire. REVENDICATION II Baguette de soudure composée pour revê tements durs comprenant des particules dures distribuées dans un alliage mère et préparée par le procédé suivant la revendication I, ca ractérisée en ce que les particules dures sont enrobées et réparties de façon homogène dans l'alliage mère. SOUS-REVENDICATIONS 3. Baguette suivant la revendication 11, caractérisée en ce que l'alliage mère comprend un alliage cuivre-nickel-zinc. 4. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que l'alliage mère comprend un bronze d'aluminium contenant 8 à 10% en poids d'aluminium. 5.

   Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que l'alliage mère comprend un alliage à base de nickel contenant en poids 60 à 80 0/o de nickel, 10 à 20 0/o de chrome, 2 à 6 0/o de bore, et 0.,5 à 6 0/o de silicium. 6. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent du carbure de tungstène. 7. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent du carbure de bore. 8. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent du carbure de vanadium. 9. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent du carbure de silicium. 10.

   Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent un alliage au cobalt. 11. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent un alliage au nickel à point de fusion élevé. 12. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce qu'elle contient en outre un flux et un alliage cuivre-lithium, sa composi tion globale étant en poids de 60 0/0 de parti cules dures, 35 0/o d'alliage métallique, 3 0/o de flux et 2 0/o d'alliage cuivre-lithium. 13.

   Baguette suivant la revendication Il, caractérisée en ce qu'elle contient des_ terres rares et des alliages de lithium. 14. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce qu'elle contient de 20 à 70 0/0 en poids d'alliage mère et de 70 à 20,0/o en poids de particules dures. 15. Baguette suivant la revendication Il, caractérisée en ce que les particules dures vont d'une finesse leur permettant de passer au tamis de 325 mailles jusqu'à une grosseur telle que la plus grande dimension atteigne 10 mm.