FR2472423A1 - Tete ou broche de laminoir perceur et trefileur, destinee a la fabrication de tubes d'acier sans soudure et munie d'un revetement de protection contre l'usure - Google Patents

Abstract

BROCHE DESTINEE A UN LAMINOIR PERCEUR ET TREFILEUR, POUR LA FABRICATION DE TUYAUX D'ACIER SANS SOUDURE. CETTE BROCHE EST CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE L'ON FORME, A SA SURFACE, UNE COUCHE CONSTITUEE ESSENTIELLEMENT PAR DES OXYDES DE FER, EN PROJETANT PAR PULVERISATION LADITE POUDRE A L'ETAT FONDU, CES OXYDES DE FER ETANT DU FEO, FEO OU DU FEO OU UN MELANGE DE CES CORPS, LADITE POUDRE POUVANT RENFERMER EGALEMENT DES OXYDES DE CHROME, DE NICKEL, DE COBALT, DE CUIVRE OU DE MANGANESE OU LEURS ALLIAGES.

Description

La présente invention se rapporte à une tête, ou

broche, métallisée destinée à un laminoir perceur et tréfi-

leur et elle vise plus spécialement une broche d'une très longue durée d'utilisation, utilisée dans des laminoirs

perceurs.

Dans un laminoir perceur et tréfileur destiné à la fabrication de tuyaux d'acier sans soudure, on fait appel à une tête ou broche. Jusqu'à ce jour, la fabrication d'une telle broche consistait à couler un acier allié renfermant 0,3 % en poids de carbone, 3 % en poids de chrome et 1 %

en poids de nickel, à porter cet acier allié à une tempéra-

ture comprise entre 900 et 9500C puis à le refroidir. Dans un laminoir perceur Mannesmann, on lamine une pièce d'acier portée à une haute température, entre des cylindres opposés qui sont inclinés par rapport à l'axe de la broche; en même temps, on pousse cette broche dans la partie centrale de cette pièce d'acier afin d'agrandir l'ouverture centrale, ce qui permet d'obtenir un tuyau présentant un diamètre intérieur ayant la valeur désirée. Etant donné que la broche vient en contact coulissant avec la pièce d'acier portée à une température de l'ordre de 1200 OC, cette broche subit des dégats importants, par exemple par usure, abrasion et déformation, de telle sorte que sa durée d'utilisation (exprimée en nombre de passages) est faible. Or, une broche endommagée provoque la formation d'éraflures sur la surface intérieure du tuyau, de telle sorte qu'il faut la remplacer avant qu'elle ne soit trop endommagée. Il faut donc vérifier

avec soin et fréquemment, l'état de la broche, ce qui deman-

de beaucoup de temps et de travail. Lorsque la broche est fixée à une tige de mandrin, il faut beaucoup de temps et de travail pour remplacer la broche endommagée, ce qui diminue le rendement. Comme exemple de broche perfectionnée d'une plus grande durée d'utilisation, on peut citer un acier allié renfermant 0,2 % en poids de carbone, 1,6 % en poids de chrome, 0,5 % en poids de nickel, 1,25 % en poids de cobalt et 1 % en poids de cuivre, mais un tel alliage est très cher du fait qu'il contient du cuivre et du cobalt, le cobalt, en particulier, n'étant pas facile à

obtenir en raison du faible nombre de gisements. Par ail-

leurs, toutes les broches de la technique antérieure étaient traitées thermiquement de manière qu'il se forme, à leur surface, une carapace d'oxyde. Or, si une telle carapace d'oxyde assure l'isolation et la lubrification entre la pièce d'acier portée à une haute température et le corps ou âme de la broche, comme cela a été signalé nettement dans le brevet des Etats Unis d'Amérique

n 3.962.897, cette carapace ne peut pas jouer convenable-

ment son rôle d'isolant thermique et de lubrifiant lorsque la pièce d'acier a tendance à emprisonner les scories. En vue de remédier à cet inconvénient, on -a imaginé une broche en un alliage à base de cobalt résistant à la chaleur, mais ne comportant pas de carapace d'oxyde. Mais une broche ainsi réalisée en un alliage d'acier à base de cobalt est conteuse et, de plus, les expériences effectuées par les inventeurs ont montré qu'une telle broche n'a pas toujours une très longue durée. d'utilisation. De plus, ce type de broche, ne comportant pas de carapace d'oxyde, est d'un prix de fabrication élevé étant donné qu'elle est soumise

à un traitement thermique en solution solide et à un trai-

tement thermique de durcissement.

La Figure 1 de la présente demande de brevet

représente un cas d'endommagement d'une broche de la tech-

nique antérieure utilisée dans un laminoir perceur Mannes-

mann. C'est ainsi que l'extrémité avant de la broche présente un point d'usure il et des écailles 12, tandis que le corps de cette broche présente des rides 13 ou des fissures 14. Ces rides 13 sont dues à une résistance

insuffisante aux températures élevées, tandis que les fis-

sures 14 sont dues à des contraintes thermiques et à une insuffisance de dureté. Le point d'usure 11 et les écailles 12 résultent de l'usure de la carapace, ce qui provoque le grippage. Pour ces raisons, il est en pratique très difficile de réaliser une broche présentant à la fois l'avantage d'avoir une plus grande durée d'utilisation et d'être exempte de tels endommagements d'origines diverses. Par conséquent, on préfère

un acier faiblement allié renfermant-0,3 %, en poids, de car-

bone, 3 % de chrome et 1 % de nickel par exemple. Les rides 13 ou fissures 14 représentées sur la Figure 1 sont provoquées par une élévation de la température superficielle. On pourrait supprimer ces défauts à la condition de former une carapace

d'oxyde possédant un pouvoir d'isolation thermique suffisant.

Un exemple d'un tel perfectionnement est décrit dans la

demande de brevet japonais n 17.363/1979, mise à l'inspec-

tion publique. Conformément au procédé décrit dans cette

dernière, on règle l'atmosphère chauffante servant à consti-

tuer la carapace d'oxyde en lui ajoutant de l'eau pour que cette carapace soit stable. Par ce procédé on obtient une broche améliorée possédant un équilibre convenable entre la forme, le pouvoir d'isolation thermique et de lubrification de la carapace d'oxyde, mais les propriétés mécaniques de

l'alliage métallique de base ne sont pas en mesure de suppor-

ter des conditions de perçage qui sont chaque année plus strictes. L'invention vise une broche, ou tête, de prix peu élevé destinée à un laminoir perceur et d'une très grande durée d'utilisation; l'invention vise également une broche pour laminoir perceur comportant une carapace d'oxyde, cette

broche présentant des propriétés d'isolation et de lubrifi-

cation supérieures à celles des broches de la technique anté-

rieure. De façon plus précise, l'invention a pour objet une broche destinée à un laminoir perceur et tréfileur, caractérisée par le fait que l'on forme, à sa surface, une couche de poudre constituée essentiellement par des oxydes de fer, à savoir FeO, Fe304, Fe203 ou des mélanges de ces corps, en projetant par pulvérisation ladite poudre à l'état fondu. Cette poudre peut renfermer également des oxydes de chrome, de nickel, de cobalt, de cuivre, de manganèse ainsi

que leurs alliages.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront de la description qui va suivre, faite en

regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif

mais nullement limitatif, une forme de mise en oeuvre.

Sur ces dessins, la Figure 1 (déjà décrite plus haut) représente de

façon schématique une broche, ou tête, de la technique anté-

rieure, endommagée de façon caractéristique; la Figure 2 est un graphique indiquant le résultat de l'analyse EPMA (c'est-à-dire par Micro-Analyseur à Sonde Electronique) de la carapace, avant utilisation d'une broche de la technique antérieure; la Figure 3 est un graphique analogue à celui de la Figure 2, mais correspondant à la période d'utilisation

de cette broche; sur ces deux figures les intervalles dési-

gnés par les lettres A, B et C correspondent respectivement à l'âme, ou corps, de la broche, à la couche intérieure (Fe304) de la carapace et à la couche extérieure (Fe203) de cette môme carapace, tandis que l'on a porté, en ordonnées, la résistance aux rayons X

la Figure 4 est une courbe représentant les varia-

tions de la durée d'utilisation (exprimée en nombre de pas-

sages) de la broche en fonction de la proportion (en %, en poids) de Cr203 dans un mélange de poudres de Cr203 et de Fe304 appliqué sur une broche perceuse renfermant, en poids, 0,3 % de carbone, 3 % de chrome et 1 % de nickel, le solde étant représenté par du fer et par des impuretés, le mélange

de Cr203 et de Fe304 à l'état fondu étant projeté par pulvé-

risation sur cette broche; la Figure 5 est une courbe analogue à celle de la Figure 4, représentant également les variations de la durée d'utilisation de la broche en fonction de la proportion (en %, en poids) de fer dans un mélange de poudres de fer et de

Fe304, ce mélange à l'état fondu étant projeté par pulvéri-

sation sur une broche ayant la même composition que celle de la Figure 4; la Figure 6 est une micrographie représentant la microstructure de la broche de la technique antérieure, avant utilisation; la Figure 7 est une micrographie représentant la microstructure de cette même broche, après utilisation; la Figure 8 est une micrographie représentant la microstructure de la carapace d'oxyde formée à la surface de cette broche de la technique antérieure, avant utilisation la Figure 9 est une micrographie représentant la microstructure de la carapace, dans le cas o on a appliqué un revêtement d'apprêt consistant en un mélange de nickel et d'aluminium, puis projeté par pulvérisation un mélange de fer et de Fe3O4 à l'état fondu; et la Figure 10 est une micrographie représentant la

microstructure d'une broche après projection par pulvérisa-

tion, à la surface de celle-ci, de Fe304 à l'état fondu.

Chacune des micrographies représentées sur les

Figures 6 à 10 a été réalisée avec un grossissement de 100.

Comme signalé plus haut, l'invention se rapporte à une broche, ou tête, destinée à un laminoir perceur,

broche à la surface de laquelle on a projeté par pulvérisa-

tion un mélange d'oxydes de fer à l'état fondu. Il convient

de signaler que la composition chimique des alliages desti-

nés à la confection du corps, ou âme, de la broche peut être quelconque. Toutefois, étant donné que la broche est en général utilisée dans un laminoir perceur Mannesmann, cette broche doit posséder une résistance mécanique supérieure à celle de la pièce d'acier à percer et une dureté suffisante pour l'opération de perçage (par exemple, une dureté de 0,1 kgm/cm, ou davantage, au mouton de Charpy). On peut

traiter thermiquement la broche afin de régler ses proprié-

tés mécaniques. Bien entendu, la broche peut être une pièce

forgée et elle peut comporter des irrégularités superficiel-

les normales. Dans le cas o on confectionne la broche par moulage, on enlève ses défauts superficiels de façon à

obtenir une surface bien lisse.

La Figure 6, comme signalé plus haut, est une micrographie représentant la microstructure de la carapac&

d'oxyde de labroche de la technique antérieure, avant utili-

sation. Cette carapace d'oxyde a une structure à deux couches.

La couche extérieure, constituée par du Fe203, est facile à enlever, mais il n'en est pas de même pour la couche inté- rieure constituée par du Fe304, qui est dure. Le résultat de l'analyse EPMA de cette carapace d'oxyde est indiqué sur la Figure 2 qui montre que, dans la couche intérieure de cette carapace, on a décelé, en plus du fer, la présence de chrome,

de silicium et de manganèse.

Quant à la Figure 7, c'est, comme indiqué plus haut, une micrographie montrant la microstructure de la carapace d'oxyde de cette même broche de la technique antérieure, après utilisation. Cette nouvelle carapace d'oxyde présente, elle aussi, une structure à deux couches, mais le résultat de l'analyse EPMA et d'un essai de diffraction aux rayons X de cette carapace d'oxyde indique que sa couche extérieure est riche en fer et qu'elle est constituée essentiellement de FeO, tandis que la couche intérieure renferme du chrome et du silicium en plus du fer et consiste essentiellement en un oxyde du type Fe304. La présence de FeO dans la couche

extérieure de la carapace et de Fe3O4 dans la couche inté-

rieure ne peuvent pas s'expliquer par un phénomène thermo-

dynamique d'oxydation. Le FeO formé à la surface de la

broche en cours d'utilisation ne se remarque qu'après plu-

sieurs passages, mais le demandeur estime que ce FeO se forme au cours de l'opération de perçage et qu'il est ensuite appliqué par compression contre la surface de la broche.

Ainsi, la couche de FeO assure un effet d'isola-

tion thermique et de lubrification au cours du fonctionne-

ment du laminoir perceur et on pense que la couche de Fe304

qui s'est formée avant l'utilisation, est destinée à empê-

cher le grippage entre la broche et la pièce d'acier à percer. Pour cette raison, du FeO peut se former à la surface de la broche avant qu'on ne l'utilise. Lorsqu'une pièce d'acier renfermant une poudre de moulage utilisée au

moment de couler de l'acier fondu dans un moule pour confec-

tionner un lingot d'acier en vue de régler la montée de l'acier fondu ou d'empêcher le grippage, dans le domaine de la coulée en continu, est soumise à un perçage par laminage, la surface de la broche prend une nature vitrifiée ce qui diminue sa durée d'utilisation. Cette couche vitrifiée renfer- me du SiO2 et du CaO comme composants principaux et ces composants réagissent avec les oxydes à la surface de la

broche en diminuant la viscosité de ces oxydes aux tempéra-

tures élevées. Pour cette raison, une telle composition ne convient pas pour une pulvérisation, à l'état fondu, sur la surface d'une broche. De plus, une telle substance vitrifiée à la surface de la broche adhère à la face intérieure du tuyau obtenu par laminage, ce qui provoque des éraflures à

la surface de ce dernier.

Pour les raisons exposées plus haut, la poudre

que l'on projette par pulvérisation à la surface de la bro-

che à l'état fondu doit répondre aux conditions suivantes: 1. Etant donné que la température à laquelle a été portée la pièce d'acier est de l'ordre de 1.2000C et qu'elle

reçoit la chaleur dégagée par l'usinage et par les frotte-

ments, la température du tuyau d'acier au moment du perçage atteint environ 1.250'C. Conformément à l'invention, le matériau à projeter par pulvérisation doit posséder une bonne viscosité et un bon pouvoir d'isolation thermique à cette température de travail. En outre, ce matériau ne doit

pas posséder les caractéristiques du verre ni se vitrifier.

Afin de répondre à ces conditions, il faut que ce matériau ne contienne que de faibles quantités de SiO2, A1203, B203

et P205.

2. Afin de posséder un bon pouvoir d'isolation thermique, le matériau ne doit comporter aucune liaison

métallique ni aucune liaison ionique et il doit être cons-

titué essentiellement par des oxydes.

3. Afin de posséder une viscosité convenable, ce matériau ne doit pas fondre aux températures indiquées plus

haut. Le produit de base de la poudre à projeter par pulvé-

risation à l'état fondu, est constitué essentiellement par des oxydes de fer, mais, du fait que le corps, ou âme, de la broche contient du fer, du chrome et du nickel, les oxydes de nickel et de chrome doivent représenter la proportion majeure, afin que l'oxyde projeté par pulvérisation adhère

convenablement à la broche.

Ce mélange d'oxydes peut renfermer de faibles quantités de CaO, SiO2, V205 et P205. Si ces oxydes étaient présents en grandes quantités, il se formerait un composé à bas point de fusion, de sorte qu'il convient de limiter la quantité totale de ces oxydes de façon qu'ils ne représentent ensemble que 10 % ou moins en poids. En mélanqantb l'Al 203 du TiO2 ou du ZrO2 au FeO, le point de fusion du mélange baisse légèrement, avec cette conséquence qu'il se forme des composés dont le point de fusion est compris entre 1.300 et 1.3500C, de sorte qu'il est bon de limiter le total à une proportion de-20 % ou moins, en poids. Etant donné que l'addition d'oxydes de Cr, La, Mg, Mn et Y aux oxydes de fer (c'est-à- dire FeO, Fe304 et Fe203) a tendance à faire monter le point de fusion, ces éléments sont préférés comme poudre à projeter par pulvérisation à l'état fondu. En outre, lorsqu'on les ajoute aux oxydes de fer, les oxydes de Ni,

Co, Cu, Mo et W ne font pas descendre le point de fusion.

Lorque l'on ajoute des poudres de fer et de Fe 304 en proportion stoechiométrique et qu'on les chauffe dans l'atmosphère réductrice qui règne au moment du perçage dans le laminoir Mannesmann, il se forme du FeO de sorte que la poudre à projeter par pulvérisation à l'état fondu peut renfermer une certaine quantité de métal. En outre, en vue d'augmenter l'adhérence au métal de la broche, on peut ajouter au mélange d'oxydes les éléments Fe, Cr, Ni, Co et

Cu contenus dans le corps, ou âme, de la broche.

En résumé, la poudre à projeter par pulvérisation à l'état fondu doit répondre aux conditions suivantes: Cette poudre doit être une composition renfermant les oxydes de fer comme -composants principaux, le solde étant représenté par des oxydes de Cu, Mg, B, Y, La, AI, Ti, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Co et Ni et par des impuretés telles que les oxydes de Ca, Si, P et V. Ainsi, cette poudre doit être un oxyde dont la température de fusion est supérieure à la température maximumde laminage (qui est normalement de l'ordre de 1.250C, mais qui peut varier en fonction du type

de laminoir utilisé) et elle ne doit pas présenter les pro-

priétés du verre ou encore cette poudre doit être constituée par un mélange de poudresd'un composé d'oxydes ou de leurs

solutions solides.

En outre, cette poudre peut renfermer jusqu'à 50 % en poids, de poudres de métaux ou alliages tels que Fe, Cr, Ni, Co et Cu, que contient la broche. Dans le cas du fer, la réaction suivante se produit Fe + Fe203 - FeO Lorsque de la wustite se forme par adjonction de fer et d'hématite, la proportion de fer peut être de l'ordre

de 22 %, en poids, du poids du mélange.

On applique par pulvérisation-la poudre à l'état fondusur la surface de la broche après avoir rendu rugueuse cette surface par une opération de grenaillage. Si la poudre

fondue n'adhère pas bien à la broche, on applique un revête-

ment d'apprêt constitué par du nickel et de l'aluminium. Le procédé de pulvérisation à l'état fondu peut être un procédé de pulvérisation de poudre par flamme, de pulvérisation à

l'état de plasma ou de pulvérisation par détonation.

Si la dimension des grains de la poudre à projeter par pulvérisation à l'état fondu est inférieure à un micron, le mélange absorbe l'humidité de l'air, ce qui a pour effet de diminuer la fluidité et la facilité d'usinage, tandis que si la dimension des grains est supérieure à 1 mm, la surface de la broche ainsi revêtue est trop rugueuse pour

pouvoir être utilisée de façon satisfaisante.

Si l'épaisseur des oxydes projetés par pulvéri-

sation est inférieure à 0,05 mm, on ne peut pas obtenir une isolation thermique siffisante, et, par ailleurs, si l'épaisseur de ces oxydes pulvérisés est supérieure à 2 mm,

ces oxydes peuvent être arrachés facilement.

Le Tableau 1 indique les résultats d'essai effec-

tués sur diverses broches perceuses renfermant, en poids, 0,3 % de carbone, 3 % de chrome et 1 % de nickel, le solde étant représenté par du fer, ces broches étant traitées thermiquement après moulage et recouvertes d'un revêtement

superficiel d'oxydes de fer ou d'un mélange de fer et d'oxy-

des de fer, par pulvérisation sous forme de plasma.

Tableau 1

N de Traitement Quantité de Epaisseur Durée d'utili

l'échan- préalable de poudre pulvér. sation (expri-

tillon la broche (% en poids) (amn) mée ennbrepass.) Meulageet grenaillageFe Fe3O4 0,6 3

% 80%

2 Meulage, grenaillage n et Ni-Al 0,3 54 Mèulage, grenaillage 3 et " " 0, 3 8 Ni-Aú + AQ203 4 Meulage et grenaillage Fe 3 4 03 16 4 Fe304 0,3 1 % Meulage, grenaillage et n 0 3 24 Ni-A Q 6 Comme pour " 0,3 4 l'échantillon Nr 3 Comme pour FeO Fe O l'échantillon Nr 2 30 0,3 135

% 10%

Comme pour Fe34 Fe2 3 3 20 8 l'échantillon Nr 2 50% 3 0,3 20

% 50%

9 Après traitement Fe Fe34 03 2

34 0,32

thermique, il se form20% 80%

une carapace.

Comme pour,3 n 2 l'échantillon 9 Comme'pour l'échantillon 9 - (0,1) 2 0.) il Remarques 1. Les broches soumises à essai sont des broches perceuses ordinaires renfermant, en poids, 0,3 % de carbone, 3 % de chrome et 1 % de ni- ckel, le solde étant représenté par du fer ces broches ont été traitées à la température

de 9350C pendant 5 heures.

2. Ni-Al est une poudre auto-adhésive que l'on

projette en pulvérisation à l'état fondu.

3. L'échantillon Il est une broche ordinaire.

De façon plus précise, les échantillons 1 à 6 indiquent les résultats d'essais de perçage effectués sur une broche soumise à une opération de grenaillage après meulage,sur une broche après meulage et grenaillage avec un mélange de poudres de Ni et Al pulvrisées à l'état fondu, et sur une broche sur laquelle on a également projeté par pulvérisation une poudre d'A1203 à l'état fondu, ces poudres étant préparées en tenant compte du fait que la facilité d'écaillage du revêtement mince appliqué par pulvérisation à l'état fondu est fonction du traitement préalable de la surface de la broche. Pour former le revêtement définitif, on projette une poudre de Fe304 ou un mélange de poudres de fer et de Fe304, par pulvérisation à l'état fondu, sur la surface de la broche qui a été préalablement traitée de la

manière que l'on vient d'exposer.

La comparaison des échantillons 2 et 5 avec l'échan-

tillon de contrôleil, indique que les durées d'utilisation de

ces broches 2 et 5 sont respectivement de 24 et de 54 passa-

ges, c'est-à-dire beaucoup plus que pour le dernier échan-

tillon. Les durées d'utilisation des échantillons 1 et 4 sont de 4 et 16 tandis que celles des échantillons 3 et 6 sont de 4 et 6, ce qui signifie que la durée d'utilisation de ces échantillons est un peu supérieure à celle de la broche de la technique antérieure, mais n'est cependant pas suffisamment importante pour une utilisation pratique. Les

durées d'utilisation des échantillons 7 et 8 sont respecti-

vement de 20 et 35, c'est-à-dire bien supérieures à la durée d'utilisation de la broche de la technique antérieure. Par contre, la durée d'utilisation de l'échantillon 10 est la même que celle de la broche de la technique antérieure, de sorte qu'il n'y a pas d'amélioration. Cela peut être attri- bué au fait que la carapace d'oxydes obtenue par traitement

thermique a une structure à deux couches, la couche infé-

rieure constituée essentiellement par du Fe 304 résistant très bien à l'écaillage, tandis que la couche supérieure, qui consiste essentiellementen un Fe203, s'écaille trop facilement. Pour cette raison, même si l'on applique par pulvérisation à l'état fondu sur la couche supérieure un revêtement épais, le revêtement résultant s'écaille trop facilement. Le Tableau 2 donné ci-après fournit les résultats d'essais de laminage pour lesquels des broches tréfileuses ont été revêtues préalablement d'un mélange de nickel et d'aluminium fournissant les résultats avantageux indiqués au Tableau 1; on a formé ensuite sur ce mélange de nickel

et d'aluminium, par projection par pulvérisation, un revê-

tement de Fe304 ou d'un mélange de poudres de fer et de Fe304.

Tableau 2

NF de Traitement préalableQuantité de Durée d'uti-

l'échan- de la broche poudre projetée EPaisseu2lisation (ex-

opa pulvér. (% en (mm) primée nb.pass) -Meulage, grenaillageFe Fe304 0,6 350 et Ni-Al 20% 80% Fe

2 3 4 0, 6 250

%

3 I. (0, 6) 200

I Remarques:

1. Les broches sont des broches tréfileuses renfer-

mant, en poids, 0,3 % de carbone, 3 % de chrome 1 % de nickel et 5 % de molybdène, le solde étant représenté par du fer; on soumet ces

broches à un traitement thermique à la tempé-

rature de 9350C pendant 5 heures.

2. L'échantillon 3 est une broche ordinaire.

Les échantillons 1 et 2,soumis à un traitement

préalable bien définiprésentent une augmentation considéra-

ble de la durée d'utilisation par rapport à l'échantillon de

contrôle 3.

Le Tableau 3 suivant indique les résultats fournis par des essais de perçage en fonction de la composition des poudres projetées par pulvérisation à l'état fondu, et une broche en acier inoxydable recouverte par pulvérisation de poudre à l'état fondu de fer et de Fe304. Une telle broche en acier inoxydable s'est révélée non satisfaisante, en raison de son endommagement par grippage dû au fait qu'on ne pouvait pas obtenir une très bonne carapace d'oxydes par un

traitement thermique ordinaire.

Tableau 3

Composition de Quantité de poudre Epais- iDurée d'uti-

la broche projetée par pulvé- seur lisation risation (% en poids) (mm) (nb. passages 0,3C-3Cr-lNi Fe304 Cr203 0,6 29

% 25%

n NiO 41 " 41 % In COO 38 % À " '-n "Cu2O" 21 % n n Mn 3

304 38

-25% " "n SiO22 2 % S Fe34 Cr 33 n n Ni n48

3 4 20%

n.. n Ca * 29 8020%

. Ni.

n - Cun41 % . Co' n "Mn Mn 32 % Cu -Fe304 Fe Cr2O3". 410

% 20% 20%

_.,_Mn " 32 % Fe304 Fe Cr203

3 4 2 3 40.

% 20% 20%

18Cr-12Ni-2Mo-Fe Fe304 Fe 83

% 20%

Remarques 1. Les échantillons autres que l'échantillon 13 sont des broches perceuses ordinaires renfermant, en poids, 0,3 % de carbone, 3 % de chrome et 1 % de nickel, le solde étant représenté par du fer; on soumet ces broches à un traitement thermique F.C à la température de 935 C pendant 5 heures; quant à l'échantillon 13, c'est une broche en acier inoxydable coulée à l'austénite, ayant la

composition que l'on vient de décrire.

2. Le traitement préalable consiste à meuler, gre-

nailler et projeter par pulvérisation un mélange

de nickel et d'aluminium.

Les échantillons 1 à 5 sont des broches recouvertes

par pulvérisation d'un mélange de poudres de Fe 304 et respec-

tivement d'oxydes de Cr, Ni, Co, Cu et Mn. Ces échantillons ont des durées d'utilisation très variées, allant de 21 à 41 passages, ce qui est beaucoup plus que pour la broche de la technique antérieure. Toutefois, la durée d'utilisation de l'échantillon 6 n'est que de 2 passages de sorte qu'il n'y a

pas d'amélioration, en raison du fait que, lorsque l'on ajou-

te de la silice au Fe304Y le point de fusion baisse, de telle sorte que le revêtement se vitrifie lorsqu'il est soumis à une température de perçage élevée (de l'ordre de 1.200 à

1.2500C).

La Figure 4 indique les résultats des essais de

perçage avec des broches revêtues-par pulvérisation de pou-

dres renfermant du Fe304 et Cr203 en diverses proportions.

Comme on peut le remarquer d'après la Figure 4, le mélange renfermant jusqu'à 50 % en poids de Cr203 présente une durée d'utilisation (nombre de passages) supérieure au cas ou il n'y a que.du Fe 304 mais, lorsque la proportion de

Cr203, en poids, atteint 75 %, la durée d'utilisation des-

cend au-dessous de celle qui correspond au cas o il n'y a

que du Fe304.

Les échantillons 7 à 11 indiqués au Tableau 3 correspondent à des broches recouvertes par pulvérisation

à l'état fondu d'un mélange de poudres de Fe304 et, respec-

ú472423

tivement de Cr, Ni, Co, Cu et Mn. Ces broches ont des durées d'utilisation de 29 à 45 passages, ce qui est bien plus que

pour la broche de la technique antérieure.

La comparaison de ces résultats avec ceux des échantillons 2 (mélange de Fe + Fe304) et 5 (Fe304) indiqués au Tableau 1, montre que les mélanges deFe304 et de poudres métalliques ont des durées d'utilisation supérieures à celle d'une poudre constituée uniquement par du Fe304. Cela est dû au fait que, lorsque l'on ajoute une certaine quantité de poudre métallique, la poudre métallique ductile joue le rôle de liant, comme le montre la micrographie de la Figure 9, ce qui améliore la résistance à l'écaillage du revêtement

projeté par pulvérisation.

Toutefois, comme la carapace d'oxydes formée

par projection par pulvérisation à l'état fondu sur la sur-

face de la broche a pour rôle de conférer des propriétés d'isolation thermique et de lubrification, il ne convient pas de mélanger de fortes quantités de métaux à la poudre

que l'on doit projeter par pulvérisation à l'état fondu.

De façon plus précise, les résultats des expériences faites dans le cas de mélanges renfermant diverses quantités de poudres métalliques sont indiqués à la Figure 5, qui montre que la proportion de poudre métallique est comprise entre 0 et 50 % en poids, et que la durée d'utilisation (nombre de passages) est plus grande que celle de la broche de la technique antérieure traitée thermiquement, mais que, lorsque la proportion de poudre métallique atteint 60 %,

la durée d'utilisation de la broche diminue considérablement.

Une telle broche pose alors des problèmes de grippage après

deux opérations seulement de perçage.

L'échantillon 12 indiqué au Tableau 3 utilise un mélange de Fe304, Cr203 et de fer et il possède une grande

durée d'utilisation.

L'échantillon 13 a un corps, ou âme, en acier inoxydable à l'austénite qui ne convient pas comme corps métallique, étant donné qu'il est impossible de former une carapace d'oxydes satisfaisante par traitement thermique, mais la broche est recouverte d'un mélange à l'état fondu

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de fer et de Fe304. Cette broche présente une durée d'utili-

sation de 83 passages, qui est donc bien supérieure aux 54 passages pour une broche obtenue par pulvérisation du même mélange sur un corps, ou ame, en acier faiblement allié ayant la composition suivante, en poids: 0,3 % de carbone,

3 % de chrome et 1 % de nickel, le solde étant du fer.

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Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Broche destinée à un laminoir perceur et tréfi-

leur, pour la fabrication de tuyaux d'acier sans soudure, caractérisée par le fait qu'elle comporte,à sa surface, une couche de poudre constituée essentiellement par des oxydes

de feret formée en-pulvérisant ladite poudre à l'état fondu.

2. Broche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits oxydes de fer sont du FeO, Fe304,

Fe203 ou des mélanges de ces corps.

3. Broche selon la revendication I caractérisée par le fait que ladite poudre renferme plus de 50 %, en

poids, desdits oxydes de fer.

4. Broche selon-la revendication 1,caractérisée par le fait que ladite poudre renferme en outre, un ou plusieurs oxydes de chrome, de nickel, de cuivre ou de manganèse, et un ou plusieurs des métaux suivants: fer,

chrome, nickel, cobalt, cuivre et manganèse.

5. Broche selon la revendication 1,caractérisée par le fait que sa surface est soumise à un traitement préalable en projetant par pulvérisation, à l'état fondu,

un mélange de poudres de nickel et d'aluminium.

6. Broche selon la revendication 1, caractérisée

par le fait que les grains de ladite poudre ont des dimen-

sions comprises entre 1 micron et- mm.

7. Broche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'épaisseur de ladite couche est comprise

entre 0,05 et 2 mm.