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"Taillant pour outil de forage percutant avec pièces rapportées en métal dur"
La présente invention concerne un taillant pour outil de forage percutant dont les parties tranchantes sont formées par des pièces rapportées en métal dur, comme par exemple, dans les outils qui ont été décrits dans "Technische Blatter", revue heb- domadaire de la "Deutsche Bergwerks-Zeitung", 1941, p. 519-520.
Elle concerne une tête d'outil de forage percutant. Le métal dur rapporté affecte le plus souvent la forme de bâtons ou plaques, ces plaques étant rapportées dans des cannelures pratiquées sur ou brasure (brasage) la surface de la tête de l'outil et fixées par soudure. Fréquem- ment le taillant affecte la forme d'une croix (Voir fig. 2 dans l'article sus-nommé). La réalisation de ces cannelures entraine
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certaines difficultés, étant donné que les opérations de fraisage entreprises dans ce but représentent un travail fastidieux et coûteux et que, lors de la fixation du métal dur par soudure, ces cannelures ont tendance à s'ouvrir d'unemanière permanente, ce qui rend difficile une bonne fixation du métal dur.
Ce métal dur a tendance à se fissurer dans une direction parallèle à celle des faces latérales des pièces rapportées. On a déjà adopté maintenant des pièces rapportées qui ont la forme de pastilles (ou de pointes) munies d'un tranchant a leur extrémité. De cette manière, on évite les difficultés susmentionnées.
Dans les têtes d'outils percutants connus jusqu'à présent, le métal dur est, en général, réparti sur la tête de l'outil d'une façon défavorable aux opérations de forage, pour la raison que l'on peut disposer pour ces opérations presque de la même quantité de métal dur sur un petit cercle intérieur que sur un grand cercle situé plus près de l'extérieur. Pour cette raison, le métal dur s'use plus rapidement sur la périphérie que sur le milieu de la tête de l'outil, ce qui rend l'usage de métal dur peu économique.
Pour parer a toutes ces difficultés, les coupes transversales de quelques unes de ces goupilles sont limitées par un cercle ou par des parties de cercle et possèdent, conformément à la présente invention, des surfaces de différentes grandeurs. On peut alors répartir le métal dur d'une façon favorable sur la tête de l'outil, tout en conservant les avantages que présentent des pièces rapportées en forme de goupilles.
Un avantage important consiste ici dans ce fait qu'il est possible de fixer séparément les goupilles (qui sont plus faciles à confectionner que des plaquettes), dans des trous perces dans la surface terminale de la tête de l'outil; les trous qu'il est nécessaire de percer pour cela n'exigent qu'une opération beaucoup plus simple que le fraisage de rainures ou de cannelures, travail qui demande au moins autant de précision, les trous percés ne manifestant aucune
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tendance a s'ouvrir. La pièce rapportée est ainsi entourée entièrement, ou tout au moins en grande partie, par le métal qui sert de support.
On connaît déjà l'emploi de goupilles ou de poinçons de métal dur rapportes sur les têtes d'outils de forage uniquement rotatifs, plus spécialement sur les couronnes de sondage qui ne percent que des rainures circulaires, tout en laissant subsister un noyau au centre. (Voir Heise, Herbst "Lehrbuch der Bergbaukunde", I, 7me édition, page 119, fig. 104). Dans ce but on a eu recours essentiellement à des goupilles ou pointes octogonales. Mais les goupilles ne pouvaient pas être fixées de la sorte convenablement et fortement dans les trous qui avaient été percés.
D'après le brevet allemand 270.185 du 10 Novembre 1912 au nom de la Siemens-Schuckert Werke G.m.b.H., on connait aussi un procédé de fixation d'outils tranchants (taillants) comme goupilles sur des couronnes d'outils de forage percutants. Ce brevet remonte à une époque où le métal dur n'était pas encore employé; les pièces rapportées étaient alors façonnées avec de l'acier.
En outre, ces pièces rapportées étaient réalisées en forme de marteaux et non pas entièrement en forme de cylindres, ou de cônes.
Pour l'abattage de la plupart des roches finement cristallisées, des roches porphyriques à fine granulation ou des roches à texture vitreuse, il est nécessaire que le fond du trou de sondage soit complètement affouillé par l'outil. Dans les autres cas on peut toutefois se contenter de rapporter sur l'outil une telle quantité de métal dur, que, par suite de la rotation de la tête de l'outil, des trajectoires circulaires se trouvent décrites au fond du trou de sondage, ce qui provoque l'enlèvement (l'arrachement) des matériaux qui se trouvent placés, entre ces trajectoires, à des endroits non attaqués par l'outil.
Ce qui est avantageux, en outre, pour ce genre de travail avec les taillants d'outils à plusieurs branches, c'est qu'il se trouve du métal dur sur
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l'extrémité de chaque taillant et par conséquent sur toute la circonférence de la tête de l'outil, car autrement les outils tranchants a plusieurs branches ne présenteraient aucun intérêt et n'auraient aucune raison d'être.
Dans cet ordre d'idées, on peut signaler aussi le brevet américain 2.097.030 du 26 Octobre 1937 au nom de Robert J.
Killgore, quoique ce brevet concerne entièrement une tête d'outil de forage avec des taillants en acier. Dans ces taillants, donc comme une partie de ceux-ci, on fixe des goupilles de métal dur, afin de renforcer les bords terminaux de ces taillants. Ce métal dur ne forme donc pas les taillants à proprement parler. Sur les têtes d'outil que l'on se propose de réaliser, on doit finalement s'efforcer de répartir les pièces rapportées, de sorte que, dans les parties du fond du trou de forage affouillées par l'outil, on ait à sa disposition sur chaque cercle décrit par la surface terminale de la tête de l'outil, approximativement la même quantité de métal dur par unité de longueur des circonférences de ces cercles, ces quantités étant mesurées le long de la périphérie des cercles en question.
Toutes ces conditions peuvent être satisfaites grâce à la présente invention.
Les pièces rapportées peuvent être disposées de façon à se trouver au milieu de la surface terminale de la tête de l'outil, moins hautes ou au contraire, plus hautes qu'a la^périphérie. La première disposition présente l'avantage que le métal dur placé sur la périphérie (goupilles en bordure) s'use plus vite et qu'ainsi les derniers restes de ce métal sont également enlevés plus tôt qu'au milieu de l'outil. La bonne répartition de ce métal dur sur la surface terminale de la tête de l'outil, ainsi que l'on peut la réaliser conformément à la présente invention, assure un emploi économique de ce métal.
On peut avantageusement fixer les goupilles perpendiculairement à une tête d'outil présen- tant une surface bombée, de sorte que le taillant se trouve
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disposé perpendiculairement a l'axe longitudinal de la goupille et en même temps placé parallèlement a la surface terminale en question.
La coupe transversale des goupilles qui doivent être utilisées conformément a la présente invention,peut aussi affecter la forme de portions de cercles rentrants. Les goupilles peuvent être fixées au moyen de pièces intermédiaires (cales) circulaires, ou éventuellement coniques, ces pièces étant réalisées de préférence avec un métal autre que le métal dur, par exemple, avec de l'acier, de façon que ces cales, ou pièces intermédiaires, viennent combler les trous destinés à la fixation des pièces rapportées, c'est a dire des taillants. Les trous pour les pièces rapportées peuvent par conséquent, avoir une coupe transversale simplement formée de parties de cercles faisant saillie et peuvent ainsi également être façonnées par perçage.
Le dessin ci-joint reproduit des modes particuliers de réalisation de l'invention.
Les figures 1,2 et 3 sont respectivement une vue en plan et deux vues en profil différentes d'une tête d'outil percutant conforme à l'invention, et dans celles-ci la figure 3 reproduit seulement la partie supérieure de la tête.
Les figures 4 et 5 sont des coupes de pièces rapportées qui ne sont pas purement circulaires, cylindriques ou coniques et qui sont destinées à être fixées au moyen de goupilles d'acier pour réaliser une application de l'invention.
La figure 6 montre en perspective une goupille rapportée de forme conique.
La tête de l'outil percutant (trépan) reproduite sur les figures 1 et 2 est d'un type muni d'un cône de fixation extérieur.
L'invention trouve, cependant, des applications semblables pour des têtes d'outil de forage avec des cônes de fixation intérieure, avec des filets hélicoïdaux de fixation ou des dispositifs
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analogues. La tête de l'outil reproduite est à quatre branches, ainsi qu'on peut le voir clairement sur la figure 1. On peut cependant faire remarquer que la garniture de métal dur reproduite sur la figure pourrait être adaptée directement à la tête de l'outil, si la surface terminale de celui-ci devait avoir une forme circulaire. Dand ce cas, il faudrait pratiquer les cavités et les rainures nécessaires à l'évacuation des matériaux provenant du forage. L'ouverture 1, ainsi pratiquée, est supposée d'être.un trou de rinçage ou d'injection.
Cinq pointes cylindriques de métal dur sont fixées dans des cavités percées dans la tête de l'outil. Les goupilles (pointes) 2 et 3 ont les plus grands diamètres et ces diamètres sont égaux entre eux. Puis viennent ensuite les goupilles 4 et 5 avec des diamètres un peu plus petits, mais encore égaux entre eux. Finalement la goupille 6 présente le plus petit diamètre. Cette goupille 6 est disposée de telle sorte (voir le cercle pointillé7) qu'elle atteigne précisément la partie du trou (que l'on fore) qui n'a pas été touchée par les goupilles 2 et 3. On voit ainsi clairement comment la quantité de métal dur augmente a partir du milieu jusqu'à la périphérie de la tête de l'outil et comment cependant toutes les "ailes" (ou branches) de l'outil ont le métal dur jusqu'au bord extrême de cet outil.
Le corps de la tête d'outil présente la forme usuelle; il présente la plupart du temps un filet hélicoïdal pour fixation sur la tige porte-foret.
La surface terminale du corps de l'outil est légèrement bombée. Grâce à cela l'angle entre le taillant et la génératrice du trou, peut être aussi grande que possible, et au moins dépasser 90 , ce qui s'oppose au descellement du métal dur. En vertu de cette disposition les goupilles 2, 3, 4, 5 peuvent être fixées séparément avec une certaine inclinaison sur l'axe de perçage et, par conséquent, être disposées en forme d'éventail. Il est
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préférable de faire en sorte que la goupille 6 soit un peu plus courte que les autres.
La fixation des goupilles s'effectue de façon usuelle par soudure,ou brasure.
Les arêtes des goupilles 2-6 sont disposées de telle sorte qu'il est possible d'aiguiser la tête de l'outil. Les arêtes des goupilles 4, 5, 6 sont convenablement alignées pour cela. Sur la partie supérieure de la tête de l'outil sont disposées, dans ce but, deux cavités 8 permettant l'affûtage. Les arêtes des goupil- , les 2 et 3 sont disposées ici perpendiculairement. D'autres mé- thodes d'aiguisage ou d'affûtage sont possibles.
Le contour primitif de la tête de'l'outil est désigné par le cercle pointillé 9. Apres fixation des goupilles, la tête de l'outil est achevée par affûtage jusqu'à la forme reproduite sur les dessins. En outre, les goupilles 2, 3, 4, 5 sont aussi affû- tees séparément, de sorte que du métal dur se trouve ainsi dans les surfaces latérales de la tête de l'outil. En outre, la tête de l'outil acquiert une certaine conicité (2 à 3 ). C'est pour cette raison que le métal dur des goupilles apparait en forme de queue d'aronde sur les côtés latéraux de la tête de l'outil (voir le dessin), du moins lorsque l'axe longitudinal des goupilles est disposé parallèlement a l'axe longitudinal de la tête de l'outil.
Conformément a ce qui vient d'être dit ci-dessus, @n peut rapporter sur l'outil des goupilles dont la coupe transversale est limitée par des parties de plus d'un cercle.
Sur la figure 4, 10 représente la coupe transversale d'une goupille de métal dur. Cette coupe est entièrement limitée par des parties circulaires. La goupille elle-même peut être purement cylindrique ou légèrement conique avec un angle a la base de 0 a 10 .En 11 et 12, on a indiqué des goupilles d'acier au moyen desquelles la goupille de métal dur 10 peut être fixée dans le trou qui lui est réservé et qui, comme on peut le voir clairement
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sur le dessin, peut être aménagé entièrement par perçage. Les goupilles d'acier 11 et 12 peuvent être cylindriques ou légèrement coniques. Elles sont, de préférence, soudées ensemble et en même temps avec le métal dur.
Sur la figure 5, 13 représente la goupille de métal dur, 14 et 15 les goupilles d'acier qui peuvent être ici beaucoup plus minces que la goupille 13 de métal dur, ce qui constitue la seule différence avec la figure 3.
Sur la figure 6, on a reproduit une goupille rapportée.16 en métal dur affectant la forme d'un tronc de cône. On voit ici clairement la rainure cônique ou cylindrique 17'qui permet de l'adapter à une goupille de fixation en acier.