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Procédé de réunion de métaux .
La présente invention concere un procédé permettant de réunir des métaux ; elle se rapporte plus particulièrement à un tel procédé empêchant essentiellement la formation d'oxy- des dans la zone de jonction des métaux.
Le procédé faisant l'objet de l'invention s'applique particulièrement à la réunion des métaux qui, par suite de la formation d'oxydes réfractaires lors du chauffage, ne peuvent pas être soudés avec de bons résultats sous leur forme solide, par les procédés tels que la soudure par forgeage ou par lami-
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nage. Par exemple, l'invention s'appliquer particulièrement à la réunion d'aciers inoxydables au chrome ou au chrome- nickel avec des aciers au carbone.
Un des buts principaux de l'invention est l'obtention d'un procédé permettant de réunir des métaux non-ferreux, des métaux à haute teneur en carbone ou des métaux à haute résis- tance à l'usure aux aciers au carbone.
Un autre but de l'invention est de créer un procédé permettant de joindre un acier ordinaire au carbone et un acier inoxydable, de manière à obtenir une plaque composite dont une face résiste à la corrosion, l'autre face étant en acier ordinaire au carbone.
Conformément à la présente invention, le procédé permettant la réunion des métaux comporte un préchauffage d'un des métaux jusqu'à une température inférieure à son point de fusion, ce préchauffage étant effectué avant, pen- dant ou après l'application d'un fondant sur la surface du métal, et la fixation d'un second métal en état de fusion, à travers le fondant, sur la surface recouverte de fondant du premier métal.
L'invention va être décrite en se référant aux fi- gures ci-jointes, lesquelles illustrent les différentes phases du procédé ; d'autres buts de l'invention apparaîtront au cours de la description.
La figure 1 est une coupe verticale dans un caisson garni de réfractaires, dans lequel sont placés les différents éléments intervenant dans le procédé.
La'figure 2 est une coupe verticale dans le caisson garni de réfractaires contenant le produit composite obtenu à l'aide du procédé décrit.
La figure 3 est une coupe verticale dans la plaque composite comportant par exemple une couche de fer, fixée sur une plaque de base en acier inoxydable.
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La figure 4 est une coupe verticale dans un bloc composé d'une plaque composite analogue à celle de la fig.3 fixée sur chaque face d'une dalle en acier ordinaire au carbone, destiné à être laminé à chaud pour obtenir,une tôle plaquée sur les deux faces.
La figure 5 est une coupe verticale dans la tôle plaquée sur les deux faces résultant du laminage à chaud de l'assembla- ge représenté à la fig.4.
Différents procédés ont été proposés juqqu'à présent pour obtenir des tôles plaquées ou d'autres métaux composites.
Il s'est révélé mpossible, lors de la mise en application de la plupart de ces procédés, de maintenir une épaisseur uniforme de la couche de plaquage, ou couche résistant à la corrosion, recouvrant l'âme en acier. Il est également impossi- ble, dans la mise en pratique de la majorité des procédés pro- posés jusqu'à présent, de maintenir avec Certitude la composi- tion chimique du plaquage, ou couche superficielle d'acier inoxydable, dans des limites déterminées. De plus, ces procédés ne permettent généralement pas d'obtenir une continuité par- faite de la surface de fusion des deux métaux. D'autre part, certains des procédés proposés provoquent l'apparition de zones cassantes ou trop dures à la ligne de fusion.
Ceci se produit, dans de nombreuses circonstances, du fait de la migration du carbone de l'acier ordinaire vers l'alliage (ou plaquage) d'où résulte une perte de ductilité et de résistance à la c orras ion du produit final.
La présente invention triomphe des difficultés analo- gues à celles venant d'être mentionnées ;elle permet d'obtenir un produitmétallique composite d'une réunion et d'une stabilité parfaites, dont les composants fusionnent uniformément au cours de la fabrication.
A titre d'exemple, et sans qu'il en résulte une limi- tation quelconque, on décrira dans ce qui suit l'application
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de l'invention à la production d'une tôle n laquée, le pro- cédé choisi comme exemple comportant le préchauffage d'une plaque d'acier au chrome-nickel, protégée contre l'oxydation.
La méthode préférable pour empêcher l'oxydation est de chauf- fer la plaque à l'abri d'une couche protectrice de fondant, ce dernier possédant de préférence une stabilité thermique 'suffisante pour empêcher sa décomposition ou son évaporation spontanée à la température atteinte pendant le préchauffage.
On a utilisé avec succès, dans la misa en application pratique de l'invention, des fondants contenant des silicates, des fluorures et destétraborates de métaux alcalins tels que le' sodium ou le potassium. Le fondant doitavoir de préférence un point de fusion voisin de la température de préchauffage.
Dans le procédé choisi comme exemple, une plaque d'acier inoxydable 10 est placée dans un châssis 12 comportant un révêtement réfractaire 14, la surface supérieure de la plaque 10 ayant été parfaitement décapée au préalable, pour qu'il n'y subsiste aucune matière étrangère. La face supérieure de la plaque d'acier inoxydable 10 est alors recouverte d'une forte couche de fondant 16.
La phase suivante du procédé consiste en un p'zchauf fage de l'ensemble, pour atteindre une température déterminée de la plaque d'acier inoxydable 10.
Lorsque cette température est atteinte, une boîte 18 contenant de la poudre de thermite 20, est descendue dans le châssis 12, jusqu'au voisinage de la couche de fondant, la tem- , pérature de préchauffage de la plaque en acier inoxydable étant maintenue pendant ce temps. La boite 12 contenant la poudre de thermite est subdivisée par des cloisons telles quereprésen- tées en 21 et en 22, dans le but d'aider à obtenir une réaction égale sur toute la surface lorsque l'on enflammera la thermite, laquelle est maintenue dans la boite par un fond métallique min- ce24.
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Lorsque la boite contenant la poudre de thermite est placée dans la position convenable , comme le représente la fig. 1, la charge de thermite est allumée, et la réaction chimique suivante se produit (en supposant qu'il s'agisse de thermite de fer):
8 Al + 3Ee3O4 = 9 Fe + 4 Al2O3
La chaleur dégagée par cette réaction fait fondre la botte 18 ;le fer fondu produit par la réaction de la ther- mite se réunit à l'acier provenant de la fusion de la boite 18 et, ànesure que la'réaction progresse, le fer nouvellement formé surchauffé à une température supérieure à 2700 C se sépare de la thermite ;il traverse la couche de fondant 16 et se dépose sur la plaque d'acier inoxydable 10 préchauffée.
Une partie de l'oxyde d'alumimium composant la thermite traverse la couche de fondant siliceux utilisée pour le préchauffage, et forme un laitier recouvrant la couche 32 de fer déposé, l'épaisseur de cette couche de laitier étant triple de celle de la couche de fer. Ce laitier se recouvre d'une couche de couleur verte d'environ 10 mm. d'épaisseur , constituée de silice fondue provenant de la surchauffe du fon- dant. Grâce à la formation de cet épais laitier, on obtient une surface très lisse du métal déposé, ce qui. facilite l'en- lèvement du laitier.
Pour une quantité donnée de métal surchauffé obtenu à partir de la charge de thermite, une quantité déterminée de chaleur est libérée. Une partie de cette chaleur est per- due dans l'atmosphère et le milieu environnant, et le bilan calorifique est tel qu'on provoque la fusion superficielle do la plaque d'acier inoxydable 10, et qu'une zone de transition se forme entr'elle et la couche de fer déposé provenant de la réaction de la thermite. La quantité de chaleur provoquant la fusion de la plaque 10 peut être réglée en agissant sur diffé-
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rents facteurs,dont on donne quelques exemples dans ce qui suit, de manière à. modifier la profondeur de fusion, la pro- portion d'alliage et l'épaisseur de la couche déposée.
Une modification de la quantité de thermi.te entraine une modification de l'épaisseur du métal déposé et modifie également la température à laquelle ce métal atteint la sur- face de la plaque 10. Il est préférable, pour l'application pratique de l'invention, de prendre une charge de thermite suffisante pour déposer sur la plaque 10 une couche de métal d'une épaisseur d'environ 10 mm.
L'épaisseur du fondant et ses caractéristiques physi'-' ques sont, dans le procédé choisi,comme exemple, des facteurs de réglage capitaux. Une augmentation d'épaisseur de la couche de fondant diminue la profondeur de fusion du métal fondu dans la plaque, et une diminution d'épaisseur de la couche de ,fon- dant provoque l'effet opposé. Ceci résulte de l'action re- froidissante du fondant sur le métal fondu pendant qu'il se dépose sur la plaque d'acier. inoxydable 10 . L'action du fon- dant peut être contrôlée par différents facteurs, tels que la nature chimique du fondant, sa viscosité à l'état fluide, ou d'autres propriétés physiques.
L'épaisseur de la plaque d'acier inoxydable exerce:.. également une influence sur la profondeur de fusion. Une pla- que plus mince demande une température de préchauffage et une température de métal fondu plus basses qu'une plaque plus épai.sse.
Pour empêcher une fusion excessive du métal de base (c'est à dire de la plaque 10) et un alliage ,,trop prononcé avec le métal déposé, le préchauffage doit être réglé de ma- nière que la profondeur de fusion de la plaque ne soit pas excessive . Une couche 30 de fer déposé pratiquement pur peut être obtenue en contrôlant convenablement le p réchauffage.
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Des conditions typiques pour déposer une couche de 10 mm de fer doux sur une plaque d'acier inoxydable de 25 mm. d'é- paisseur comportent un préchauffage à 910 C et une épaisseur de fondant d'environ 10 mm (à l'état liquide).
Après avoir effectué un dépôt comme on vient de le. décrire, et avoir enlevé le laitier (par sablage ou par., décapage), on obtient une plaque composite comme représenté à la figure 3, comportant une base en acier inoxydable 10 recouverte d'une couche 32 de fer doux. La surface de cette couche de fer doux est alors nettoyée (par sablage, décapa- ge ou tout autre procédé approprié) et est mise en contact ,avec la face convenablement nettoyée d'une dalle en acier ordinaire au carbone 36, la plaque d'acier inoxydable 10 étant placée à l'extérieur.
La plaque composite constituée des couches 32 et 10 de fer et d'acier inoxydable respecti- vement est alors fixée sur la dalle 36 par des cordons de soudure tels que ceux représentés en 38 et en 40, et la dalle composite est alors lapinée à chaud, pour produire la sou- dure de la couche de fer doux 32 et de la dalle 36, tout en amenant le produit à l'épaisseur désirée. De préférence, les cordons de soudure tels que 38 et 40 entourent complè- tement la plaque composite représentée à la figure 3, de manière à la sceller à la dalle 36.
De préférence, la dalle composite composée des cou- ches 10,32 et 36 est chauffée dans un four, avant d'être la- miné, pour être amenée à une température à laquelle il puis- se être soudé par forgeage ou laminage. En pratiquant la soudure par laminage, on obtient une tôle plaquée de l'épais- seur voulue.
Si l'on désire obtenir -un produit final dans le- quel. l'âme en acier ordinaire au. carbone'est recouverte d'a- cter inoxydable sur ses deux faces, on place une plaque com- posite analogue à celle représentée à la fig. 3 sur chacune
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desdeux facesde la dalle, comme l'indique la figure 4,bzz un cordon de soudure fixant chacune des plaquescomposites à la dalle 36. L'ensemble est alors chauffé jusqu' à la température permettant de réduire l'épaisseur soit par la- minage, soit par pressage, de manière à constituer un produit plaqué sur ses deux faces, comme représenté à la fig.5. Ce produit comporte, une âme 50 en acier ordinaire au carbone, et deux couches opposées 52 et 54 plus mincee, on acier inoxydable.
Un caractère distinctif du procédé cité comme exem- ple est la purification que subit le métal fondu, pendant qu' il traverse la couche de fondant pour se déposer sur la plaque
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Revendications.
1.- Procédé pour réunir des métaux comportant le préchauffage d'un des métaux jusqu'à une température inférieure à son point de fusion, ce préchauffage étant pratiqué avant, pen- dant ou après l'application d'un fondant sur la surface dudit métal et la fixation d'un second métal, en état de fusion, à travers la couche de fondant, sur la surface recouverte de fondant du premier métal.
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