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PROCEDE POUR LA FABRICATION D'OBJETS METALLIQUES FORMES DE COUCHES
EN ALLIAGES-DIFFERENTS.- - - @
On a déjà proposé de fabriquer des objets métalliques formés des couches ayant des compositions différentes, la couche supérieure ayant par exemple d-autres propriétés chimiques et mécaniques que la couche inférieure appelée le support.Il existe des produits de ce genre, par exemple sous la forme de feuillards ou de plaques,, la couche superficielle étant constituée par exemple par un acier inoxydable, tel que l'acier austénitique ou chrome- nickel, tandis que le support est en un acier au carbone ou faiblement alliés) dont le rôle essentiel est d'absorber les contraintes mécaniques auxquelles l'objet est exposé pendant son utilisation.
On connaît et on utilise également des objets plaqués de ce genre en métaux ou alliages non ferreux.
En ce qui concerne notamment les objets plaqués à base d'acier, on a déjà imaginé un certain nombre de procédés de fabrication. Pour la fa- brication d'un support en acier avec un placage en acier inoxydable, on a ap- pliqué des tôles sur des platines pour laminer l'ensemble en vue de la sou- dure du support avec le placage. Ce procédé est très compliquée car il exige une préparation et un nettoyage minutieux des surfaces de contacta et il est nécessaire dempêcher toute oxydation pendant le chauffage à la température de laminage.
On a également tenté de couler une matière à hautes qualités chimiques sur un support en feuillard, et de laminer le produit semi-ouvré ainsi obtenue Hais ee procédé n'a également donné aucun résultat favorable.
En effet, il est difficile de régler le rapport entre les proportions et la température de coulée de façon qu'il en résulte, d'une part, une liaison en- tre les matières différentes et que,¯ d'autre part, la matière de masse plus réduite, destinée au placagene soit pas absorbée par le support en fusion.
Le placage est donc resté un art exigeant une grande adresse et beaucoup d' expériences si l'on veut obtenir de bons résultats.
L'invention concerne également la fabrication d'objets métalli- ques présentant des couches formées par des alliages différents, et prévoit
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pour la fabrication de ces produits plaqués un procédé nouveau et considérable- ment simplifié, d'une application extrêmement souple et se prêtant à des va- riantes. Ce procédé est fondé sur cette constatation surprenante qu'il est possible de fondre et de couler la matière du placage sur un support d'une épaisseur appropriée sans faire fondre la matière de ce support, et d'obtenir de cette manière un assemblage du support avec le placage permettant de trai- ter ensuite le produit semi-ouvré par façonnage à chaud, notamment par lamina- ge.
Ce résultat, qui n'était pas prévisible dans la technique normale, est plus particulièrement obtenu avec un produit plaqué dont le supportest constitué par un acier au carbone ordinaire ou un acier faiblement allié, avec un pla- cage en acier inoxydable, par exemple. Mais il est également possible duti- liser d'autres matières pour faire le support et pour faire le placage.
L'invention propose donc de fabriquer des objets métalliques présentant des couches formées par des alliages différents, notamnent à base d'acier ou de fer pour le support, en appliquant d'une manière appropriée sur le support des constituants d'alliage divisés, par exemple en grains, en pou- dre, sous la forme de copeaux de tournage, de débris, etc. pour les faire fon- dre sur le support n'entrant lui-même pas en fusion.
Pour le support, on choisit un corps plan, notamment une platine, une semelle ou une forte tôle d'épaisseur appropriée. Après la fusion des constituants d'alliage sur ce support, on achève ce produit semi-ouvré par fa- gonnage à chaud, notamment par laminage.
Pour le support, on choisit des métaux purs ou des alliages fer- reux. Il est également possible d'utiliser des alliages d'acier ou de métaux appliqués sous la forme de copeaux de tournage ou de débris, ces derniers con- venablement divisés par découpage, par exemple. On est surpris de constater qu'on peut choisir le mélange de la couche à appliquer comme s'il s'agissait d'obtenir un alliage pur dans un four métallurgique. G'est ainsi que, par exemple, pour obtenir un acier inoxydable, on peut appliquer un mélange com- posé de ferro-chrome, de nickel pur (par exemple sous la forme connue de cu- bes) d'additions de fondants et de produits de scorification, et contenant bien entendu l'addition nécessaire de fer sous la forme de débris.
On réussit de cette façon à doser la composition du placage pour qu'elle corresponde à celle des aciers connus résistant à l'oxydation, aux acides et (ou) à la chaleur. On peut imiter les qualités ferritiques et aus- ténitiques, par exemple les aciers austénitiques au chrome nickel contenant 18% de chrome et 8% de nickel, ou les aciers ferritiques ne présentant qu'une forte teneur en chrome. Le.façonnage à chaud des produits plaqués est simple, car ils se comportent essentiellement comme le support, et on se heurte à pei- ne aux difficultés telles qu'elles se présentent dans le façonnage à chaud des aciers alliés à forte teneur qu'on utilise pour la placage.
Il en résulte même que les alliages, qui ne se laissent pratiquement pas laminer lorsqu'ils sont pris séparément, se prêtent sans aucune difficulté au façonnage à chaud si on les utilise comme placage suivant l'invention. Il en est ainsi par exem- ple des alliages à forte teneur en nickel, éventuellement avec des additions de chrome, de molybdène, et de tungstène, seules ou en combinaison. A titre d'exemples d'alliages de ce genre, on peut citer ceux contenant 28% de molyb- dène, 5% de fer et le complément de nickel, ou 15% de chrome, 17% de molyb- dène, 5% de tungstène et le complément de nickel. Ces deux alliages présen- tent une teneur en carbone égale à environ 0,05%. Le façonnage à chaud de ces alliages n'est pratiquement difficile que lorsqu'on désire fabriquer des corps pleins avec ces matières.
Le procédé suivant l'invention permet par con- tre de les façonner beaucoup plus facilement, et on obtient même cet avantage supplémentaire qu'il en résulte une économie importante en constituants d'al- liage.
Pour la fusion des constituants du placage, on utilise de préfé- rence'de la chaleur de rayonnement, produite par voie électrique ou par des flammes. C'est ainsi par exemple que, si l'on utilise un four électrique à résistances chauffantes placées au-dessus de la pièce à traiter, on fait cette constatation surprenante que l'action thermique se concentre sous une
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forme appropriée à la surface des constituants d'alliage appliqués sur le support.
Ces constituants sont alors fondus sans fusion ni:. ramollissement ap- préciable du support lui-même. On obtient néanmoins un placage intimement réu- ni avec le support et qui ne se détache pas au cours du façonnage à chaud con- sécutif, ni ultérieurement sous Inaction de contraintes de traction de compres- sion ou de chocs au cours de l'usinage mécanique ou pendant l'utilisation. On peut également remplacerle chauffage par rayonnement par un chauffage à indue- tion, notamment à l'aide de serpentins ou de conducteurs chauffants fermés au- dessus de la surface de la pièce à traiter. Il importe seulement de donner aux serpentins des conducteurs chauffants une forme appropriée par exemple en méandres, de façon à éviter dans les matières traitées les zones de fusion préférentielles.
Cette constatation est surtout valable s'il s'agit d'appli- quer le procédé au chauffage simultané de la totalité de la surface à l'aide de serpentins chauffants. La forme des conducteurs chauffants joue un rôle moins important dans le procédé de chauffage continu, dans lequel le placage est fondu successivement d'un bout à 1-*autre.
Il est également possible de chauffer préalablement la masse à fondre par une chaleur de rayonnement, et d'assurer ensuite la fusion par chauffage à induction. Dans ce cas, on pousse de préférence le chauffage préalable de façon que les différents constituants de la masse a fondre soient agglomères par frittage. Le procédé suivant l'invention est donc ex- trêmement souple et modifiable, même en ce qui concerne le mode de chauffage à utiliser. A ce point de vue, il répond donc également à toutes les condi- tions nécessaires et avantageuses.
Dans les cas, notamment, où la masse à fondre se compose entière- ment ou partiellement de constituants pulvérisés il peut être indiqué de fi- xer les constituants à la surface du support, afin que le champ magnétique n' attire pas ou ne déplace pas accidentellement les poudres, par exemple dans le cas du chauffage électrique à inductions Pour la fixation des particules on peut utiliser des agents non oxydants, tels que le verre soluble, pour préparer une pâte.
Suivant le degré de liquéfaction des constituants fondus du pla- cage, ceux-ci ont plus ou moins tendance à l'écoulement sur le support. On peut y remédier en appliquant sur le pourtour de la platine, la tôle.!! etc. un bourrelet en matière réfractaire. Mais ceci n'est pas nécessaire dans la grande majorité des cas. En effet, on a pu constater que l'atmosphère.!! dans laquelle a lieu la fusion, exerce sur la tension superficielle une grande ac- tion qui peut intervenir pour empêcher l'écoulement sur le support.
De toute façon il est nécessaire d'effectuer la fusion dans une atmosphère protectrice, constituée par un gaz réducteur ou neutre,par exemple.Il suffit de choisir l'atmosphère protectrice, de façon non seulement qu'elle produise un effet pro- tecteur mais qu'elle ait une action sur la tension superficielle du placage en état de fusion, pour empêcher l'écoulement. On détermine par des essais le gaz ou le mélange gazeux qui doit être utilisé dans chaque cas particulier.
On peut appliquer le placage suivant l'invention non seulement sur les supports plus ou moins plans précitée mais également sur des sup- ports dont la surface n'est pas plane, notamment sur des tubes. A cet effet, on remplit le tube à l'aide des constituants à fondre. Au cours de la fusion des constituants de placage,, on fait tourner le tube. On a même constaté qu' il convient de faire tourner le tube à grande vitesse autour de son axe, afin que les constituants en fusion soient projetés contre la paroi. Cette appli- cation centrifuge à grande vitesse et même dans certains cas l'application a faible vitesse donne une couche de placage parfaitement uniforme.
La forme sous laquelle les différents constituants à fondre sont introduits, est déterminée dans chaque cas particulier et pour chaque matièreo Pour le placage avec des aciers, il est notamment indiqué d'appliquer des ban- des de feuillard, ou des feuillards de forme tubulaire. On peut également ap- pliquer des fils métalliques. L'application et la répartition uniforme des cons- tituants à fondre sont particulièrement simplifiées de cette manière.
Le chauffage du tube ou des constituants à fondre remplissant ce
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tube peut avoir lieu de l'extérieur, par une chaleur de rayonnement produite par voie électrique ou par des flammes. Mais le chauffage peut également avoir lieu par voie électro-inductive, le tube étant chauffé de l'intérieur ou de l'extérieur suivant les conditions. On peut également opérer en continu en faisant passer une bobine ou une boucle chauffante extérieurement sur le tube dans la direction axiale. Il est également possible d'introduire des induc- teurs appropriés dans le tube et de les faire avancer au fur et à mesure de la fusion du mélange. On obtient de cette manière une fusion donnant sur la face intérieure du tube une couche uniforme.
Dans certains cas., il peut être indiqué de fritter d'abord les constituants et de les faire fondre ensuite.
Les conditions particulières de chaque cas déterminent le mode de chauffage à utiliser. Le mieux est souvent d'introduire le tube dans un four ou dans un moufle, et de lui imprimer les mouvements de rotation néces- saire. Il est également indiqué d'opérer dans une atmosphère créant et main- tenant à l'intérieur du tube des conditions neutres ou réductrices. Bien en- tendu, les conditions de mise en oeuvre déterminent également l'atmosphère, surtout si les matières à fondre ou les mélanges contiennent des constituants réagissant ou non d'une manière nuisible avec l'atmosphère normale ou avec une atmosphère usuelle du four.
De cette manière, on peut obtenir sur la paroi intérieure d'un tube des placages uniformes adhérant fortement et ayant les compositions les plus diverses, notamment sur les tubes en fer ou acier, mais également sur des tubes formés d'autres métaux ou alliages.
Le procédé suivant l'invention permet dobtenir à l'intérieur des tubes des revêtements qui, dans d'autres conditions,, ne se prêtent pas ou ne se prêtent que très difficilement au façonnage à la forme tubulaire.
Dans la plupart des cas, les placages suivant l'invention permet- tent également le traitement complémentaire des tubes, c'est-à-dire le façon- nage à chaud ou à froid. Le façonnage à chaud peut avoir lieu dans un lami- noir à tube usuel,ou bien par étirage éventuellement par étirage à froid.
Bien entendu, le mode de façonnage dépend également et largement des proprié- tés du placage obtenu par fusion ou application centrifuge.
Le procédé suivant l'invention se prête particulièrement à la fa- brication de tubes en fer ou en acier, dont la face intérieure est constituée par un placage résistant à 1-'oxydation et aux acides, par exemple en acier austénitique contenant 18% de chrome et 8% de nickel. On sait qu'il était jus- qu'ici très difficile de fabriquer des tubes à placage intérieur, dont la fa- brication est au contraire rendue possible sans aucune difficulté particulière avec le procédé suivant l'invention.
On peut également obtenir des placages intérieurs à forte teneur en silicium, par exemple en introduisant et en faisant fondre dans le tube un alliage de fer et de silicium.
Pour les tubes., dont la face intérieure doit être particulièrement dure et (ou) résistante à l'usure, on peut introduire et faire fondre un acier ou une fonte à forte teneur en carbone, par exemple sous la forme de fonte blanche. Dans ce cas, il peut être indiqué de choisir l'atmosphère, de façon qu'elle aunte la teneur en carbone. Il en résulte un placage en fonte d' épaisseur uniforme résistant extrêmement bien à l'usure, tel qu'il est néces- saire par exemple pour les tubes de soufflage ou. de remblayage hydraulique utilisés dans les mines ou ailleurs.
Il est parfois indiqué de soumettre les tubes après le placage à un traitement thermique modifiant les propriétés du placage et (ou) du support.
Le traitement peut consister en une trempe ou un revenu, voire en une norma- lisation par exemple. Le traitement peut avoir lieu immédiatement après la fu- sion et en utilisant la chaleur de celle-ci ou après un réchauffage.
Le procédé suivant l'invention, se prêtant à des variantes n'est pas limité aux détails précités, qui ne constituent que des exemples. Sans s' écarter de son principe, on peut utiliser dautres matières de placage et d'
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autres supports, de même qu'on peut modifier les traitements complémentaires.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la fabrication d'objets métalliques formés de cou- ches en alliages différents, notamment avec un support en fer ou acier, ca- ractérisé en ce que les constituants à' fondre de placage sont appliqués sur le support sous une forme divisée, par exemple en grains, poudre, copeaux de tournage,débris, etc.et fondus sur ce support qui n'entre lui-même pas en fusion.