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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE REVETEMENT E DIVERSES SURFACES, NOTAMMENT DE SURFACES METALLIQUES POUR LES PROTEGER DE L'USURE OU DE LA CORROSION.
Il existe déjà divers procédés pour revêtir des surfaces et en par- ticulier des surfaces métalliques, notamment pour les protéger contre l'usure, la corrosion et contre d'autres attaqueso Parmi ces procédés, on peut citer celui qui consiste à projeter un jet de matière de revêtement pulvérulente et par ailleurs le procédé de soudure par superposition.
Mais il n'a pas été possible jusqu'ici de revêtir de grandes surfaces ayant les formes désirées par un moyen économique et dans des conditions telles que leur revêtement ne puisse se détachero Dans le procédé de soudure par superpositionp les ma- tières de soudure dont on a besoin représentent en elles-mêmes une dépense supérieure à celle de substances massives analogues.- 11 faut y ajouter à cause du faible rendement horaire les frais d'application proprement dits et en particulier les salaires qu'on paye à la main d'oeuvre et qui représen- tent une dépense qui n'est pas négligeable,
de sorte qu'il arrive souvent que le remplacement intégral de toute la pièce est plus économique que l'ap= plication d'une matière de revêtemento Il en résulte que le domaine d'appli= cation de la soudure par superposition s'en trouve fortement diminuée De nom- breuses pièces qui présentent de grandes surfaces et qui sont soumises à une usure, à une corrosion ou à des attaques du même genre sont donc employées sans revêtement,\) ce qui entraîne leur destruction prématuréeo
La présente invention a pour objet un procédé permettant de re- vêtir des surf acesen particulier des surfaces métalliquesp de préférence pour les protéger de l'usure, de la corrosion et d'autres attaques par uti- lisation de matières de revêtement pulvérulentes ou granuleuses,
ce procédé étant caractérisé en ce que certaines parties de la surface à protéger sont légèrement fondues superficiellement (par exemple sur une profondeur de 1/10 à 2 mm.) en faisant agir une source de chaleur, sur une zone de fusion qui re- présente un multiple de la zone de fusion usuelle pour un procédé de soudure par superposition et en ce que, dans la même de travail, on fait arriver à
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cette zone de fusion, avec un faible décalage au point de vue temps ou es-
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pace9 des matières de revêtement convenables pulvérulentes ou granuleuses qui sont alors rendues solidaires par fusion de la substance de baseo
Un exemple de réalisation de ce procédé est représenté de façon tout à fait schématique par les figso 1 et 2 du dessin annexée
La figo 1 est une vue de profil avec coupe partielle,
par la lig- ne I-I de la figo 2 à travers un embouto
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La figo 2 est une vue en coupe horizontale par la ligne :r"I-II de la fig. 1 en regardant du dessuso
1 désigne la pièce qu'il s'agit de munir d'un revêtement et qui peut être par exemple une pièce de tôle de grandes dimensions. 2 désigne un
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brûleur ou une rampe à gaz pourvu d'une première rangée de trous J.
servant à faire fondre superficiellement la matière de base et d'une deuxième ran- gée de trous ! servant à solidariser par fusion la poudre destinée à consti-
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tuer le revétemento A désigne la zone de fusion superficielle, N la zone de àolîdarîsatibn par fusion? décalée dans l'espace par rapport à la précéden- teo Les deux zones ont dans ce cas la forme de rectangles allongés qui s'[- tendent sur toute la largeur de la pièce,
de sorte que celle-ci peut être
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revêtue au cours d-lune seule phase de travailo
Au-dessus de la rampe à gaz se trouve un réservoir ± contenant la matière de revêtement pulvérulenteCe réservoir ± est relié par un tuyau élastique 6 à un organe régulateur 7 dont la soupape 8 peut être commandée
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par 1'mtermédiaire d'un levier 9 à partir de la poignée du brûleur à gaz 2o Lorsque la soupape 8 se soulève,, cette soupape assurant normalement 1-lobtu- ration par une surface d9étanchêité .2ê étroite ou en forme d9arete9 la matiè- re de revêtement pulvérisée ou granuleuse s.9écoule vers le bas hors du réser- voir µ par le canal 10 qui traverse le conduit à gaz 11 essentiellement sous Inaction de la pesanteur, jusqu.!)
aux tuyères de sortie 12 qui font légèrement
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saillie vers la pièce entre les flammes qui jaillissent par les trous 9 /to La matière pulvérulente est fortement chauffée au cours de son trajet vers la pièce 1 et tombe dans la zone de fusion superficielle qui a été ramollie peu de temps avanto Essentiellement sous Inaction de la flamme de solidari- sation par fusion qui jaillit par les trous le la matière de revêtement pul- vérulente est immédiatement déposée ou solidarisée par fusion et constitue
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ainsi le revêtement H3o La rampe à gaz est déplacée plus avant dans le sens indiqué par la flèche là par rapport à la pièceoDes canaux de refroidisse- ment 15 sont prévus.
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La pratique permet de vérifier qu9il est avantageux de maintenir la zone de fusion superficielle A plus petite que la zone de solidarisation par fusion No Ces deux zones de fusion peuvent affecter rationnellement la forme de rectangles étroitso La fusion superficielle de la matière de base doit être effectuée assez rapidement et avec une intensité suffisante pour que seule une mince couche superficielle de la matière de base fonde avant que la poudre de revêtement ne soit appliquéeo Ceci présente une importance
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particulière quand il s9agit par exemple de munir une pièce non alliée d?un revêtement fortement alliée En pareil cass une fusion profonde entraînerait des phénomènes de mélange accentués qui réduiraient notablement la valeur
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d9utilisation du revêtemento
Pour l'obtention da revêtements épais
on peut procéder en appli- quant au même endroit de la pièce et à plusieurs reprises à des intervalles de temps rapprochés des doses successives de poudre de revêtement? pendant que la couche de revêtement précédemment fondue est encore superficiellement
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fluide ou moLleo On peut également recourir à des artifices appropriés, par exemple donner des dimensions correspondantes à la section droite ou à la course des organes de réglage des alésages individuels 12,
de telle façon
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qu9en divers endroits de la pièce et pendant l9uni.té de temps des quanti- tés différentes de la matière de revêtement puissent être appliquées et fi- xées par fusiono
Pour la fusion superficielle de la matière de base et la solidari-
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sation par fusion de la matière de revêtement on peut utiliser des systè-' mes de chauffage séparés qui sont décalés dans l'espace (comme représenté par les figs. 1 et 2) l'un par rapport à l'autre, les trous 1 servant, grâce aux flammes qui en jaillissent à faire fondre superficiellement la matière de ba- se;
, tandis que les trous 4 assurent essentiellement par les flammes dé gaz ' qui en jaillissent la solidarisation ou le dépôt de la matière de revêtement.
Les deux fonctions en question peuvent d'ailleurs être remplies par le même système de chauffage, à condition de le déplacer en un mouvement de va-et- vient par rapport à la pièceo On peut aussi utiliser pour la fusion superfi- cielle de la matière de base, d'une part, et pour là solidarisation de la ' matière de revêtement, d'autre part, des sources de chaleur différentes, com- me par exemple des brûleurs ou rampes à gaz, d'une part, et des arcs [lectri- ques, d'autre parto Pour éviter dans toute la mesure du possible le refroidis- sement d'une matière de base déjà fondue, superficiellement, les zones de fu- sion superficielle et de solidarisation par fusion doivent se chevaucher dans une certaine mesure.
Comme source d'énergie destinée à la fusion su- perficielle de la matière de base et (ou) à la solidarisation par fusion de la matière de revêtement, on peut utiliser des flammes de gaz alimentées de préférence par des mélanges d'oxygène et de gaz d'éclairage comprimé. L'u- tilisation d'arcs électriques permet de réaliser des dispositifs beaucoup plus simples et donne lieu à un maniement plus léger tout en augmentant le rende- ment par unité de surface.
Mais il faut compter avec une fusion superficiel- le plus profonde de la matière de base; ce qui,dans l'hypothèse de revêtements minces et par suite du mélange, peut diminuer les qualités du revêtemento En outre on peut se servir comme sources d'énergie de courant d'inductiono
En vue d'une utilisation rationnelle de la chaleur et de manière à maintenir l'action de la chaleur à l'écart des parties de la pièce et du dispositif de revêtement situées en dehors de la zone de fusion superficiel- le et de la zone de solidarisation par fusion, l'effet de la chaleur prove- nant de la source peut être intercepté comme par un écran sur le bord externe de la zone de ramollissement et (ou) de la zone de solidarisation par fusion à l'aide d'écrans résistants à la chaleur et participent au mouvement.
Le côté du dispositif d'adduction thermique et d'arrivée de la pou- dre dirigé vers la pièce peut être étudié de manière à s'adapter à la forme de cette pièce. Pour appliquer un revêtement sur des pièces planes, la face inférieure des dispositifs précités reçoit également une forme générale pla- ne ; dans le cas de pièces courbes, cette face inférieure des dispositifs est étudiée pour s'adapter à la courbure de la pièceo
Par suite de l'énergie thermique intense requise, les parties des dispositifs d'adduction thermique et d'arrivée de la poudre dirigées vers la pièce sont fortement chaufféeso Pour éviter un début de fusion, le chauffage au rouge et un coup de feu en retour, on peut prévoir des dispositifs de re- froidissement combinés à ces parties.
L'arrivée des matières pulvérulentes ou granuleuses servant à former le revêtement est assurée judicieusement de fa- çon séparée dans lespace de l'arrivée du milieu énergétique provenant de la ou des sources thermiques servant à provoquer la fusion superficielle de la pièce de base et la solidarisation par fusiono
L'extrémité du conduit d'arrivée de la poudre dirigée vers la piè- ce est judicieusement en une matière résistant à la chaleur, par exemple en corindon frittéo Le dispositif servant à fournir la chaleur nécessaire et assu- rant l'arrivée de la poudre est protégé, du côté dirigé vers la pièce, par des plaques résistant à la chaleur et des dispositifs de refroidissement, a- fin d'éviter tout effet de surchauffe en retour inacceptableo
Bien que,
dans le mode de réalisation représenté sur les figso 1 et 2, l'arrivée des matières de revêtement pulvérulentes ou granuleuses s'effectue principalement sous l'effet de la pesanteur, on peut, en utilisant des sources de chaleur à courant thermiquepar exemple un brûleur à gazu- tiliser également pour le transport des matières de revêtement l'énergie d'[- coulement du milieu thermique en mouvement.
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L'introduction de la poudre de revêtement dans la zone d'ac- tion de la source de chaleur est effectuée judicieusement dans des zones faiblement agitées, par exemple dans les zones de refoulement ou d'accumu- lation des gaz de combustion. On évite ainsi tout échappement des matières de revêtement pulvérulentes en dehors des zones de solidarisation par fusion.
Pour obtenir une distribution uniforme de la matière de revête= ment, on peut déplacer les dispositifs d'arrivée de la poudre par rapport aux dispositifs de chauffage.
Le dispositif de chauffage @ @ diarrsi[ef de la poudre représente lors d'une commande manuelle un poids su- périeur à celui des appareils de soudage normaux. Par suite, une partie au moins du poids du dispositif de revêtement peut être absorbée par suspen- sion élastique, par exemple au moyen de conduits de raccordement élastiques entre le réservoir et les dispositifs d'arrivée de la poudre. Le dispositif de revêtement peut également, d'une manière en soi connue, reposer sur des galets roulant sur la pièce.
Les organes régulateurs servant à déterminer la quantité et le moment de l'arrivée de la poudre de revêtement sont déplacés automatiquement lors d'un fonctionnement mécanique. Lors d'une commande manuelle, l'organe régulateur servant pour l'arrivée de la poudre doit pouvoir être actionné au moyen d'un levier ou d'un élément analogue disposé à portée de la main par rapport aux autres organes régulateurs nécessaires pour l'adduction du gaz, de l'oxygène, etc...
Les divers orifices 12 servant à la sortie de la poudre doivent pouvoir être commandés à partir d'un seul organe régulateur 2, 8, 9a. Toute- fois, on prévoit avantageusement un organe régulateur particulier pour cha- que orifice de sortie de la poudre. Lorsqu'on utilise des arcs électriques pour l'obtention de la chaleur nécessaire,, la matière de revêtement pulv[ru- lante peut être injectée au moyen de chambres creuses ou de conduits à l'in- térieur des électrodes servant à produire l'arc électrique.
Pour éviter que les mouvements des opérateurs ne soient gênés, les constituants de la matière de revêtement parvenant à l'extérieur peu- vent être aspirés et utilisés de nouveauo
L'arrivée de la matière de revêtement peut être assurée égale- ment par un tube qui n'est pas solidaire du dispositif d'adduction thermi- que, mais que l'opérateur guide par exemple avec la main gauche.
Lors de l'utilisation de sources thermiques formées par un cou- rant, par exemple d'une flamme produite par un gaz, les courants sont diri- gés vers la pièce ou vers la zone de solidarisation par fusion, dans la zo- ne d'arrivée des.matières de revêtement pulvérulentes ou granuleuses, de manière telle que les particules solides soient empêchées de s'envoler hors de la zone de solidarisation par fusion.
Un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de l'invention et applicable à de grandes surfaces est trop lourd et trop encombrant pour une commande manuelleo Ces dispositifs doivent donc être déplacés judicieusement d'une façon automatique par rapport à la piè- ce. Le mouvement de la source ou des sources de chaleur et des organes d'ar- rivée de la poudre peut être assuré conjointement et uniformément. Toute- fois, ce mouvement peut être conjoint, mais s'effectuer à certains inter- valles ou bien encore être irrégulier.
Enfin, la ou les sources de chaleur et les organes d'arrivée de la poudre peuvent également être déplacés sépa- rément. Afin d'obtenir une épaisseur de revêtement -uniforme sur la totali- té de la pièce, la ou les sources de chaleur et les organes d'arrivée de la poudre peuvent être déplacés à la fois dans une direction principale par rapport à la pièce et transversalement à cette direction principale.
On utilise judicieusement comme matière de revêtement des allia- ges ferreux pulvérulents ou granuleux. Pour des revêtements soumis à des at- taques par usure ou par corrosion, on utilise judicieusement du ferro-chrome renfermant plus de 2% de carbone et plus de 20% de chrome, ces pourcentages étant calculés en poids. Pour augmenter la faculté que présente le fer@ -
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renfermant plus de 2% de carbone et plus de 20% de chromeces pourcenta-' ges étant calculés en poidso Pour augmenter la faculté que présenté le fer- ro-chrome de prendre un état pulvérulente.on peut ajouter à celui-ci jus- qu'à 15% de silicium.
En cas d'une forte attaque par corrosion, on peut utiliser comme matière de revêtement du ferro-silicium. Pour les pièces devant être protégées de l'usure par des minéraux, on peut utiliser de la fonte pour moulage en coquilles à cassure blanche, se présentant à l'état granuleux ou pulvérulent, et renfermant de 0 à 5% de nickel.
Le procédé fai- sant l'objet de l'invention présente cet avantage qu'il est possible d'uti- liser comme matière de revêtement des mélanges'intimes de diverses matières pulvérulentes ou granuleuses,qui peuvent être mélangées in situ suivant les besoins immédiatspar exemple au milieu résistant à la corrosion, sans prévoir de réserves importanteso On peut prévoir par exemple une addition de nickel allant jusqu'à 20% ou une addition de bore allant jusqu'à 5%.
Pour munir d'un revêtement des métaux légerson peut utiliser comme matière de revêtement un mélange de métal léger à l'état pulvérulent, fondant à une température analogues, et d'une matière dure pulvérulente ou granuleuse à point de fusion plus élevé comme le ferro-chrome. Le consti- tuant formé par le métal léger présent dans la poudre de revêtement assure lors de la solidarisation par fusion une liaison empêchant toute séparationo Des particules de matière dure nayant pas été fondues sont noyées dans cet- te masse de métal léger et forment les éléments résistant à 1-'usure.
De même un mélange de carbure de tungstène pulvérulent et de ferro-chrome également pulvérulent peut servir de matière de revêtement pour des matières de base présentant un point de fusion élevée Dans ces cas,le ferro-chrome sert ici encore de matière de liaison pour l'obtention d'une liaison résistant à toute séparation. Des particules de carbure de tungstène séparées sont noyées dans cette masse de base, ces particules n'ayant pas été fondues. On peut également utiliser comme matière de revêtement un mé- lange de métaux lourds pulvérulents à bas point de fusion comme le cuivre ou le laiton et de ferro-chrome également pulvérulent.
Pour l'obtention de la teneur désirée en fer et en carbone, on peut utiliser des mélanges d'allia- ges ferreux pulvérulents et de fer pulvérulent, et y ajouter un corps pulvé- rulent renfermant du carboneo Lors d'un dépôt électrique, on peut également mélanger à la matière de revêtement des éléments stabilisateurs pulvérulents.
Dans ce cas, on peut y ajouter en outre des substances minérales formant sco- rieségalement à l'état pulvérulent.
Le grain de la poudre formant la matière de revêtement ne doit pas dépasser d'une façon générales, un diamètre de 1 mmo
Il est parfois nécessaire d'appliquer tout d'abord sur la pièce devant être munie d'un revêtement une mince couche,, par exemple de cuivre ou d'un alliage au nickel-chrome,, puis d'appliquer seulement ensuite sur cette couche un second revêtements, par exemple en ferro-chrome.
De préférences, on utilise comme matière de revêtement pour des surfaces soumises à une attaque par usure une matière pulvérulente qui se solidifie naturellement pour donner une matière dure sans traitement thermi- que particulier, par exemple de la fonte renfermant plus de 3% de manganèsea
On peut également mélanger les matières de dépôt pulvérulentes avec une substance liquide se dissipant sous l'effet de la chaleur, par exemple un orthosilicate, pour obtenir une pâte consistante et l'amener sous cette forme à la zone de solidarisation par fusion.
Lors de l'application du procédé faisant l'objet de l'invention pour munir d'un revêtement des faces externes ou internes de pièces cylindri- queson peut faire tourner ces dernières autour de leur axe longitudinal par rapport aux organes d'adduction thermique et d'arrivée de la poudreo Ou- tre ce déplacement angulaire relatif, on peut prévoir également un déplace- ment par translation relatif entre la pièce cylindrique, d'une parts, et les organes d'adduction thermique et d'arrivée de la poudre, d'autre part., dans la direction de l'axe longitudinal de la pièce cylindrique.
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Mais on peut également procéder de manière telle que le dis- positif d'adduction thermique et le dispositif d'arrivée de la poudre soient adaptés, du côté de la pièce, à la courbure externe ou interne de la pièce cylindrique;, au moins sur une partie de la périphérie. Dans ce cas;, un dépla- cement suivant l'axe longitudinal de la pièce cylindrique est suffisante
Pour éviter un gauchissement prononce,, par exemple de pièces en forme de plaques ou panneaux pendant le revêtement, on peut prévoir en dehors de la zone de fusion superficielle et de solidarisation par fusion des élé- ments de pression., par exemple des galets ou cylindres de pression,, qui ap- pliquent la pièce contre son support pendant le revêtement. Ces éléments de pression se déplacent judicieusement avec le dispositif de revêtement.
Le revêtement peut être refroidi brusquement après solidifica- tion, lorsqu'il s'agit par exemple de revêtements de ferro-chrome. Dans ce cas, la pièce peut être soumise après l'application du revêtement à un re- cuit.
Malgré toutes les précautions préalables., on ne peut parfois pas empêcher que la pièce se gauchisse pendant Inapplication du revêtement. Dans ce cas;, il est judicieux de redresser la pièce une fois le revêtement appli- qué, à froid ou mieux encore après chauffage au rouge. Pour empêcher la pro- duction de gauchissements prononcés, on peut faire reposer des pièces en for- me de plaques recourbées., pendant le revêtement, sur un support isolant de forme correspondante.
Le procédé faisant l'objet de l'invention et décrit ci-avant permet de réaliser le revêtement de surfaces9en particulier de surfaces métalliques, d'une manière économique,, en utilisant des matières de dépôt de pris réduit ayant de très bonnes propriétés. Ce procédé convient à une gamme très variée de contraintes, fatigues ou attaques et permet une adap- tation poussée de la matière appliquée par dépôt à Inapplication particu- lière envisagée, sans entreposage coûteux. On peut de cette manière munir de grandes surfaces d'un revêtement, ceci en un laps de temps beaucoup plus réduit qu'avec les procédés antérieurs. Les revêtements obtenus sont si unis que, le plus souvent,, tout usinage ultérieur devient inutile. La li- aison du revêtement avec la matière de base est extraordinairement résis- tante.
Les détails de mise en oeuvre peuvent être modifiés, sans pour cela s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour le revêtement de diverses surfaces, en parti- culier de surfaces métalliques? de préférence pour les protéger de l'usure, de la corrosion et des autres attaques en utilisant des matières de revête- ment pulvérulentes ou granuleuses, consistant à fondre superficiellement dans une mesure réduite certaines parties de la surface à protéger au moyen d'une source de chaleur sur une zone représentant un multiple de la zone de fusion usuelle pour le soudage par superposition? et à faire arriver pen- dant le même stade de travail dans la zone de fusion, avec un léger décala- ge dans le temps et dans l'espace, des matières de revêtement pulvérulentes ou granuleuses appropriées à les fondre età assurer ainsi leur applica- tion et leur solidarisation avec la pièce de base grâce à cette fusion con- jointe.
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PROCESS AND APPARATUS FOR COATING AND VARIOUS SURFACES, IN PARTICULAR METAL SURFACES TO PROTECT THEM FROM WEAR OR CORROSION.
Various processes already exist for coating surfaces and in particular metallic surfaces, in particular for protecting them against wear, corrosion and other attacks. Among these processes, there may be mentioned that which consists in projecting a jet of powder coating material and also the superposition welding process.
Hitherto, however, it has not been possible to coat large surfaces having the desired shapes economically and under conditions such that their coating cannot come off. In the superposition welding process the welding materials of which one needs represent in themselves a greater expenditure than that of similar massive substances. - It is necessary to add to this, because of the low hourly output, the application costs properly so called and in particular the wages which one pays to the labor of work and which represent an expense which is not negligible,
so that it often happens that the complete replacement of the whole part is more economical than the application of a coating materialo As a result, the field of application of the overlay weld is found greatly reduced Many parts which have large surfaces and which are subject to wear, corrosion or similar attacks are therefore used without coating, \) which leads to their premature destruction.
The present invention relates to a process for coating surfaces, particularly metallic surfaces, preferably to protect them from wear, corrosion and other attacks by the use of powdered or granular coating materials,
this method being characterized in that certain parts of the surface to be protected are slightly superficially melted (for example to a depth of 1/10 to 2 mm.) by causing a heat source to act on a melting zone which represents a multiple of the usual melting zone for a superposition welding process and in that, in the same work, we get to
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this fusion zone, with a small time or es- point of view.
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pace9 suitable powder or granular coating materials which are then made integral by melting the base substance
An exemplary embodiment of this method is shown quite schematically by Figs 1 and 2 of the accompanying drawing.
Fig. 1 is a side view with partial section,
by line I-I in fig 2 through a nozzle
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Fig. 2 is a horizontal sectional view through the line: r "I-II of Fig. 1 looking from above.
1 designates the part which is to be provided with a coating and which may for example be a sheet metal part of large dimensions. 2 denotes a
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burner or a gas train with a first row of J holes.
serving to superficially melt the base material and a second row of holes! used to join by fusion the powder intended to constitute
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kill the coating o A designates the surface fusion zone, N the zone of alîdarîsatibn by fusion? offset in space with respect to the previous one In this case, the two zones have the shape of elongated rectangles which extend over the entire width of the room,
so that this one can be
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coated during a single working phase
Above the gas train is a tank ± containing the powder coating material This tank ± is connected by an elastic pipe 6 to a regulating member 7 whose valve 8 can be controlled
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by means of a lever 9 from the handle of the gas burner 2 ° When the valve 8 lifts, this valve normally providing 1-closure by a sealing surface .2ê narrow or shaped like an edge in the material. powdered or granular coating material flows downwards out of the µ tank through channel 10 which passes through gas pipe 11 essentially under the inaction of gravity, until!)
to the outlet nozzles 12 which are slightly
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projection towards the part between the flames which shoot out through the holes 9 / to The pulverulent material is strongly heated during its journey to the part 1 and falls into the surface melting zone which has been softened shortly before o Essentially under Inaction of the fusion bonding flame which shoots out through the holes in the powder coating material is immediately deposited or bonded by fusion and constitutes
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thus the coating H3o. The gas train is moved further in the direction indicated by the arrow there relative to the workpiece. Cooling channels 15 are provided.
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Practice makes it possible to verify that it is advantageous to keep the surface fusion zone A smaller than the fusion bonding zone No These two fusion zones can rationally affect the shape of narrow rectangles o The surface fusion of the base material should be carried out quickly enough and with sufficient intensity that only a thin surface layer of the base material melts before the coating powder is applied o This is important
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particular when it comes for example to provide an unalloyed part with a highly alloyed coating In such a break a deep melting would lead to accentuated mixing phenomena which would notably reduce the value
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use of the coating
For obtaining thick coatings
can this be done by applying successive doses of coating powder to the same part of the part and repeatedly at short intervals of time? while the previously melted coating layer is still superficially
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fluid or moLleo It is also possible to resort to appropriate devices, for example to give dimensions corresponding to the cross section or to the stroke of the adjustment members of the individual bores 12,
in such a way
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that at various locations in the room and over a period of time different amounts of coating material may be applied and fused together
For the superficial fusion of the base material and the solidari-
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By melting the coating material, separate heating systems can be used which are spatially offset (as shown in Figs. 1 and 2) with respect to each other, holes 1 serving, thanks to the flames which spring from it, to superficially melt the basic material;
, while the holes 4 provide essentially by the gas flames' which spout out the joining or the deposition of the coating material.
The two functions in question can also be fulfilled by the same heating system, on condition that it is moved back and forth in relation to the part o It can also be used for surface melting of the material base, on the one hand, and for the joining of the coating material, on the other hand, different heat sources, such as for example burners or gas rails, on the one hand, and arcs [electrical, on the other hando To avoid as far as possible the cooling of an already molten base material, on the surface, the surface fusion and fusion bonding zones must overlap to a certain extent. measured.
As a source of energy intended for the surface melting of the base material and (or) for the fusing of the coating material, gas flames may be used, preferably supplied with mixtures of oxygen and oxygen. compressed lighting gas. The use of electric arcs allows much simpler devices to be made and results in lighter handling while increasing the efficiency per unit area.
But it is necessary to reckon with a superficial fusion - the deepest of the basic material; which, in the hypothesis of thin coatings and as a result of the mixing, can reduce the qualities of the coating o In addition one can use as sources of energy of induction current o
For the rational use of heat and so as to keep the action of heat away from parts of the workpiece and of the coating device located outside the surface melting zone and the zone fusion bonding, the effect of heat from the source can be intercepted as by a screen on the outer edge of the softening zone and (or) of the fusion bonding zone using heat resistant screens and participate in movement.
The side of the thermal adduction and powder inlet device directed towards the part can be designed so as to adapt to the shape of this part. To apply a coating to flat parts, the underside of the aforementioned devices also has a generally flat shape; in the case of curved parts, this lower face of the devices is designed to adapt to the curvature of the part.
As a result of the intense thermal energy required, the parts of the thermal adduction and powder supply devices directed towards the part are strongly heated o To avoid the start of melting, red heating and a return shot , it is possible to provide cooling devices combined with these parts.
The arrival of the pulverulent or granular materials used to form the coating is judiciously ensured in a separate way in the space of the arrival of the energetic medium coming from the thermal source (s) serving to cause the surface melting of the base part and the solidarisation by fusiono
The end of the powder inlet duct directed towards the part is suitably made of a material resistant to heat, for example sintered corundum. The device serving to supply the necessary heat and ensuring the arrival of the powder is protected, on the side facing the room, by heat-resistant plates and cooling devices, in order to avoid any unacceptable return overheating effect.
Although,
in the embodiment shown in figs 1 and 2, the arrival of the pulverulent or granular coating materials is carried out mainly under the effect of gravity, it is possible, by using heat sources with thermal current, for example a burner for the conveyance of the coating materials, also to gas the flow energy of the moving thermal medium.
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The introduction of the coating powder into the action zone of the heat source is judiciously carried out in weakly agitated zones, for example in the discharge or accumulation zones of the combustion gases. In this way, any escape of the pulverulent coating materials outside of the areas of solidarisation by fusion is avoided.
In order to obtain a uniform distribution of the coating material, the powder inlet devices can be moved relative to the heaters.
The @ @ diarrsi [ef powder heater is a heavier weight when manually operated than normal welding devices. As a result, at least part of the weight of the coating device can be absorbed by elastic suspension, for example by means of elastic connecting conduits between the reservoir and the powder inlet devices. The coating device can also, in a manner known per se, rest on rollers rolling on the workpiece.
The regulators for determining the amount and timing of the arrival of the coating powder are moved automatically during mechanical operation. During manual control, the regulating member serving for the arrival of the powder must be able to be actuated by means of a lever or a similar element placed within easy reach in relation to the other regulating members necessary for the powder. supply of gas, oxygen, etc ...
The various orifices 12 serving for the outlet of the powder must be able to be controlled from a single regulating member 2, 8, 9a. However, a particular regulating member is advantageously provided for each outlet of the powder. When electric arcs are used to obtain the necessary heat, the spray coating material can be injected by means of hollow chambers or conduits within the electrodes serving to produce the. electric arc.
In order to prevent the movements of the operators from being hampered, the constituents of the coating material reaching the outside can be sucked in and used again.
The arrival of the coating material can also be ensured by a tube which is not integral with the thermal adduction device, but which the operator guides for example with the left hand.
When using thermal sources formed by a current, for example from a flame produced by a gas, the currents are directed towards the part or towards the fusion bonding zone, in the zone of The arrival of powdered or granular coating materials, so that the solid particles are prevented from flying out of the fusion bonding zone.
A device allowing the implementation of the method forming the subject of the invention and applicable to large surfaces is too heavy and too bulky for manual control. These devices must therefore be moved judiciously in an automatic manner with respect to the part. - this. The movement of the heat source or sources and the powder inlet members can be provided jointly and uniformly. However, this movement can be joint, but be done at certain intervals or even be irregular.
Finally, the heat source (s) and the powder inlet members can also be moved separately. In order to obtain a uniform coating thickness over the entire part, the heat source (s) and the powder inlet members can be moved both in a main direction relative to the part and transversely to this main direction.
Powdered or granular ferrous alloys are suitably used as coating material. For coatings subjected to attacks by wear or corrosion, ferro-chromium containing more than 2% carbon and more than 20% chromium is judiciously used, these percentages being calculated by weight. To increase the power of the @ iron -
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containing more than 2% carbon and more than 20% chromium, these percentages being calculated by weight. To increase the faculty exhibited by ferrochromium to assume a powdery state. '15% silicon.
In the event of a strong corrosion attack, ferro-silicon can be used as the coating material. For parts to be protected from wear by minerals, white fractured shell casting iron may be used in a granular or powdery state and containing 0 to 5% nickel.
The process forming the object of the invention has the advantage that it is possible to use as coating material intimate mixtures of various powdery or granular materials, which can be mixed in situ according to immediate needs. example in a corrosion-resistant medium, without providing significant reserves. For example, an addition of nickel of up to 20% or an addition of boron of up to 5% can be provided.
To provide a coating of metals, the metal may be used as coating material a mixture of light metal in the powder state, melting at a similar temperature, and a hard powder or granular material with a higher melting point such as ferro. -chromium. The constituent formed by the light metal present in the coating powder ensures, during the fusion bonding, a bond preventing any separation. Particles of hard material which have not been melted are embedded in this mass of light metal and form the elements wear-resistant.
Likewise, a mixture of powdered tungsten carbide and also powdered ferro-chromium can serve as a coating material for base materials with a high melting point. In these cases, the ferro-chromium is also used here as a binding material for the 'obtaining a bond resistant to any separation. Separate tungsten carbide particles are embedded in this base mass, these particles not having been melted. A mixture of powdered low-melting heavy metals such as copper or brass and ferro-chromium also powdered can also be used as coating material.
In order to obtain the desired content of iron and carbon, it is possible to use mixtures of pulverulent ferrous alloys and pulverulent iron, and to add thereto a pulverulent body containing carbon. can also mix powdery stabilizer elements with the coating material.
In this case, it is also possible to add mineral substances which form scorecard, also in powder form.
The grain of the powder forming the coating material must not generally exceed a diameter of 1 mmo
It is sometimes necessary to apply first to the part to be provided with a coating a thin layer, for example copper or a nickel-chromium alloy, and then to apply only then on this layer. a second coating, for example ferro-chrome.
Preferably, a powdery material which naturally solidifies to give a hard material without special heat treatment, for example cast iron containing more than 3% manganese, is used as the coating material for surfaces subjected to wear attack.
The powdery deposition materials can also be mixed with a liquid substance which dissipates under the effect of heat, for example an orthosilicate, to obtain a consistent paste and to bring it in this form to the fusion bonding zone.
During the application of the method forming the object of the invention to provide a coating of the external or internal faces of cylindrical parts, the latter can be made to rotate around their longitudinal axis with respect to the thermal adduction members and arrival of the powder Besides this relative angular displacement, it is also possible to provide a displacement by relative translation between the cylindrical part, on the one hand, and the thermal adduction and powder arrival members, on the other hand., in the direction of the longitudinal axis of the cylindrical part.
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But it is also possible to proceed in such a way that the thermal adduction device and the powder inlet device are adapted, on the part side, to the external or internal curvature of the cylindrical part;, at least on the part. part of the periphery. In this case, a displacement along the longitudinal axis of the cylindrical part is sufficient
In order to avoid a pronounced warping, for example of parts in the form of plates or panels during the coating, it is possible to provide outside the zone of surface melting and of joining by melting pressure elements, for example rollers or pressure cylinders, which press the part against its support during coating. These pressure elements move judiciously with the coating device.
The coating can be cooled abruptly after solidification, for example in the case of ferro-chromium coatings. In this case, the part can be subjected after application of the coating to annealing.
Despite all the previous precautions, sometimes it is not possible to prevent the part from warping during the inapplication of the coating. In this case, it is advisable to straighten the part once the coating has been applied, cold or better still after red heating. In order to prevent the production of pronounced warping, parts in the form of curved plates can be rested, during coating, on an insulating support of corresponding shape.
The process which is the object of the invention and described above makes it possible to carry out the coating of surfaces, in particular metal surfaces, in an economical manner, using low-setting deposition materials having very good properties. This process is suitable for a very varied range of stresses, strains or attacks and allows extensive adaptation of the material applied by deposition to the particular application envisaged, without costly storage. In this way, it is possible to provide large surfaces with a coating, in a much shorter period of time than with the prior methods. The coatings obtained are so uniform that, in most cases, any subsequent machining becomes unnecessary. The bonding of the coating with the base material is extraordinarily strong.
The details of implementation can be modified, without departing from the invention, in the field of technical equivalences.
CLAIMS.
1.- Process for coating various surfaces, in particular metallic surfaces? preferably to protect them from wear, corrosion and other attacks using powdery or granular coating materials, consisting of surface melting to a reduced extent certain parts of the surface to be protected by means of a source heat over an area representing a multiple of the usual fusion area for overlay welding? and to arrive during the same working stage in the melting zone, with a slight shift in time and space, pulverulent or granular coating materials suitable for melting them and thus ensuring their application. tion and their integration with the base part thanks to this joint fusion.