BE548573A - - Google Patents
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Description
<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à une baguette de soudure desti- née à déposer des revêtements ou rechargements durs et plus particulièrement à une baguette de soudure destinée à déposer à basse température des revê- tements ou rechargements résistants à l'usure et à 1'* abrasion.
On connaît le procédé d'application de revêtements durs qui consis- te à souder un revêtement de métal dur présentant une résistance élevée à l'usure et à l'abrasion sur un métal moins dur. Ce procédé s'est révélé par- ticulièrement utile pour produire ou remplacer des parties tranchantes d'ou- tils tels que des perforatrices et des outillages destinés à déplacer de la terre, qui sont soumis à une abrasion particulièrement sévère.
Une composition destinée à produire des revêtements durs doit être pratiquement homogène, solide et dure pour conférer au revêtement ,de bonnes propriétés de résistance à l'usure'et à l'abrasion. Ces revétements doivent aussi rester solidement liés au métal de base sous les conditions d'utilisa- tion les plus sévères. Ils doivent en outre se déposer facilement à des tem- pératures relati- vement basses et la baguette doit pouvoir supporter sans dommage un long stockage.
L'invention a précisément pour but de fournir un nouveau procédé de préparation de baguettes faites d'une composition pour revêtements durs présentant une structure nouvelle susceptible de faciliter le dépôt de re- vêtements efficacement résistants à l'usure et à l'abrasion à des tempéra- tures relativement basses, baguettes susceptibles en outre de supporter sans se détériorer un très long stockage.
Suivant la présente invention, on tasse fermement dans un moule tubulaire de petites particules dures telles que des particules de carbures et on chauffe le moule à la température de fusion de l'alliage mère. On in- troduit ensuite l'alliage mère dans le moule et cet alliage fond et suinte parmi les particules dures préalablement disposées dans le moule, il les mouille à fond et tend à se déposer vers le fond du moule pour former une baguette composée comprenant des particules dures entièrement enrobées dans l'alliage mère.
La nouvelle structure homogène obtenue avec le nouveau procédé sus-mentionné donne une baguette composée contenant des particules dures qui sont entièrement revêtues de matière mère. Le fait de disposer préala- blement les particules dures dans le moule assure une recharge homogène sans qu'il y ait besoin de la "puddler" ou de la reprendre. En tassant fermement les particules dures dans le moule, elles se répartissent de façon homogène dans l'alliage mère. L'enrobage intégral des particules par l'alliage mère les protège aussi de la corrosion ou de toute attaque des agents atmosphéri- ques.
D'autres matières telles que des désoxydants et de métaux réactifs destinés à assurer une fluidité parfàite peuvent aussi être ajoutées à l'al- liage mère pour faciliter la confection de la baguette ainsi que pour la rendre plus fluide à l'emploi.
Le dessin ci-annexé représente à titre d'exemple une forme d'exé- cution d'une baguette de soudure objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en élévation de ladite baguette logée dans sons moule de coulage et la fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2 - 2 de la fig. 1 vue dans la direction des flèches.
La fig. 1 montre à titre d'exemple une baguette de soudure préparée suivant le procédé objet de l'invention.
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En se référant aux figures 1 et 2, un tube creux 10 en matière ré- fractaire telle que le graphite ou une matière céramique par exemple, est utilisé comme moule pour couler la baguette 12. Le fond du moule 10 est fermé par un bouchon 14 qui peut être fait en une matière réfractaire si- milaire. Le moule 10 présente une section transversale circulaire, mais il va sans dire qu'on peut aussi utiliser un moule tubulaire ayant une section appropriée quelconque, par exemple carrée ou rectangulaire. Des particules concassées 16 sont tassées fermement dans le tube jusqu'à ce que ce tube soit pratiquement entièrement rempli. Ces particules dures 16 peuvent être, par exemple, des particules de carbures ou d'autres substances dures qui seront spécifiées plus loin.
Le moule, contenant les particules dures tassées est ensuite chauffé dans un four usuel jusqu'à ce qu'il atteigne la température de fusion de l'alliage mère 18. Divers alliages mères appropriés seront spécifiés plus loin.
L'alliage mère 18 sous forme de fil ou sous toute autre forme ap- propriée est introduit dans la partie supérieure du moule rempli.
Dès que l'alliage mère fond, il suinte à travers la masse agglomérée des particules de carbure ou d'autres particules dures et tend à se déposer vers le fond du moule. En passant à travers lesdites particules, l'alliage mère mouille intégralement chacune de ces particules et les enrobe. On in- troduit l'alliage mère de façon continue par le sommet du moule jusqu'à ce que le moule soit entièrement rempli. On obtient ainsi une baguette composée comprenant des particules dures entièrement enrobées dans l'alliage mère.
Le moule tubulaire creux est ensuite retiré de la source de chaleur et re- froidi. Après refroidissement, le moule 10 est dépouillé de la baguette 12 comme il est représenté en 20 où une partie du moule a été enlevée pour laisser une baguette composée de particules dures complètement enrobées dans l'alliage mère.
Lorsque 'on utilise pour le moule une matière dont le point de fu- sion n'est que légèrement supérieur à la température de fusion de l'alliage mère, il n'y a pas besoin de le dépouiller de la baguette si la matière dont il est constitué est compatible avec les autres constituants du revê- tement à obtenir. On peut même utiliser pour la confection du moule un ma- tériau ayant une température de fusion égale ou même inférieure à la tempé- rature de fusion de l'alliage mère, à condition qu'on refroidisse le moule pendant qu'on verse l'alliage mère.
On peut utiliser dans la baguette composée diverses sortes de par- ticules dures. Les carbures de tungstène, de bore, de vanadium et de sili- cium se prêtent particulièrement bien à la production de revêtements ou de rechargements ayant une grande résistance à l'usure et à l'abrasion. Des alliages à base de cobalt et des alliages à base de nickel à température de fusion élevée confèrent aux revêtements de meilleures propriétés d'absorp- tion des chocs que les particules de carbures. On peut citer comme allia- ge au cobalt approprié, par exemple un alliage contenant : 1,0 à 2,5% de carbone, 28,0 à 35,0% de chrome, 4,0 à 13,0% de tungstène, et le reste de cobalt.
Comme alliage au nickel à haute température de fusion on peut citer par exemple un alliage comprenant : 10 à 15% de chrome, 1 à 3 % de bore, 5 à 4% de silicium, et le reste de nickel.
Les particules de carbures sont plus dures et plus cassantes, mais les alliages au cobalt ainsi que les alliages au nickel à haute température de fusion fonnent une meilleure résistance à la corrosion. Le type de par- ticules utilisé peut varier selon les propriétés que l'on attend des revê- tements obtenus avec la baguette.
<Desc/Clms Page number 3>
La nature de l'alliage mère peut varier suivant les services que
1¯'on attend des revêtements. Pour des baguettes d'usage général on peut utiliser avantageusement comme alliage mère un alliage cuivre-nickel-zinc.
Une composition particulièrement appropriée d'alliage de ce type est décrite dans le brevet suisse 298.973. Cet alliage mère combiné avec des particules dures appropriées donne une baguette pour revêtements durs particulièrement appropriée aux applications de forage en général et pour les champs de pé- trole en particulier. Un revêtement de particules dures en suspension ou enrobées dans une matière mère semi-dure est ainsi obtenu.
Dans certaines applications aux champs pétrolifères où l'on ren- contre en cours de forage des formations rocheuses dures et abrasives, il est nécessaire d'employer un alliage mère plus résistant.
Ce type de surface est obtenu en utilisant pour l'alliage mère un bronze d'aluminium. Ce bronze d'aluminium peut être constitué par un alliage cuivre-aluminium contenant de 8 à 10% d'aluminium par exemple.
Lorsqu'on a besoin d'une résistance à une forte abrasion, à la cha- leur et/ou à la corrosion, on peut utiliser pour l'alliage mère un alliage à base de nickel. Un tel alliage particulièrement avantageux est un alliage nickel-bore-chrome-silicium contenant des proportions variables de carbone, par exemple un alliage contenant: 60 à 80% de nickel, 10 à 20% de chrome, 2 à 5% de bore et 0,5 à 6% de silicium. Le point de fusion d'un tel alliage est d'environ 1000 C, mais sa température de refonte est beaucoup plus élevée,, ce qui améliore la résistance à la chaleur du revêtement déposé.
On peut combiner n'importe quel alliage mère et n'importe quelles particu- les dures en nimporte quelle combinaison compatible pour obtenir un revê- tement présentant les caractéristiques les mieux appropriées aux services qu'on en attend.
La quantité de particules dures par rapport à l'alliage mère peut aussi varier dans de larges proportions suivant les usages auxquels est destinée la baguette. L'expérience à démontré qu'il suffit de 5% en poids de particules dures enrobées clans 95% en poids d'alliage mère pour fournir un matériau pour revêtement doté de propriétés exceptionnelles de résistance à l'usure et à l'abrasion. On a obtenu des résultats particulièrement excel- lents avec des mélanges contenant de 20 à 70% en poids d'alliage mère et de 70 à 20% de particules dures.
La grosseur des particules dures peut aussi varier dans de très larges proportions suivant l'usage final de la baguette . L'expérience a démontré qu'on peut utiliser des particules allant'jusqu'à 10 mm dans leur plus grande dimension et inversément des particules assez fines pour passer au tamis de 325 mailles.
Une baguette ayant des caractéristiques avantageuses peut avoir la composition suivante:
Particules de métal dur 60% en poids
Alliage mère 35% en poids flux 3% " " alliage cuivre-lithium 2% " "
On ajoute l'alliage cuivre-lithium comme désoxydant et pour amé- liorer la fluidité du matériau mère. Le type de flux varie suivant le type d'alliage mère utilisé. Les flux du typeborates agissent'très bien par exemple avec les alliages cuivre-nickel-zinc et les alliages au nickel. Les flux du type fluorures conviennent mieux aux alliages mères au cuivre- aluminium connus aussi sous le nom de bronzes d'aluminium. On peut aussi ajouter des terres rares au moule pour améliorer les caractéristiques de coulage du mé-
<Desc/Clms Page number 4>
tal moulé et des revêtements déposés.
La nouvelle structure obtenue par le nouveau procédé de prépara- tion fournit un revêtement dur présentant diverses caractéristiques avanta- geuses. On peut très bien appliquer au moyen du chalumeau oxy-acétylénique une composition contenant un alliage cùivre-zinc-nickel. Les baguettes con- tenant un alliage mère en bronze d'aluminium ou au nickel peuvent être fa- cilement appliquées au moyen du chalumeau oxy-acétylénique, de l'arc au carbone,de l'arc en atmosphère neutre, ou par électrodes métalliques.
Dans tous les cas le revêtement peut être déposé à température relativement basse. Cela facilite le dépôt et empêche tout dommage à la matière de re- vêtement et à la structure du métal de base.
La disposition préalable précise et compacte des particules dans la mère assure une distribution homogène des particules dans le revêtement.
Lorsqu'on coule des baguettes par d'autres procédés, les particules dures plus lourdes ont tendance à se déposer au fond de l'alliage mère.
L'addition de l'alliage mère au moule tassé et chauffé suivant la présente invention garantit aussi que les particules sont maintenues à une température suffisamment élevée pour assurer un mouillage ou un enrobage intégral des dites particules par l'alliage mère fondu. Cela facilite le dépôt d'un revêtement homogène sans qu'il y ait besoin de"'puddler" ou d' usiner pendant le dépôt.
L'enrobage intégral des particules protège aussi ces dernières de toute attaque de corrosion par les agents atmosphériques pendant les longues pé- riodes de stockage.
On peut ajouter aussi au moule d'autres matières qui autrement se- raient sujettes à une détérioration ou à une corrosion pour les enrober intégralement dans l'alliage mère et leur assurer ainsi une protection efficace contre une ultérieure détérioration ou corrosion. On peut intro- duire dans le moule tubulaire creux avant d'y verser l'alliage mère des désoxydants tels que le lithium ou Iles alliages de lithium, ou encore des terres rares. Ces substances rehaussent les caractéristiques de fluidité et de coulage de l'alliage mère qui assure un mouillage parfait des parti- cules dans la baguette coulée et préservent leurs caractéristiques désoxy- dantes et améliorantes de fluidité pour le dépôt de revêtement.
REVENDICATIONS
1. Rocédé de préparation d'une baguette de soudure composée con- tenant des particules dures et un alliage mère, caractérisé en ce qu'on tasse lesdites particules dans un moule tubulaire en matière réfractaire, on chauffe les particules tassées à la température de fusion de l'alliage mère, on introduit l'alliage mère dans le moule de façon qu'il fonde et suinte à travers les particules dures, disposées au préalable convenable- ment,afin de les mouiller intégralement, et on remplit le moule pour for- mer la baguette composée dans laquelle les particules dures sont entière- ment enrobées dans l'alliage mère.
Claims (1)
- 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dé- pouille le moule de la baguette après que cette dernière s'est solidifiée.3. Baguette composée de soudure pour revêtements durs comprenant des particules dures distribuées dans-un alliage mère et préparée par le procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les particules dures sont enrobées et distribuées de façon homogène dans l'alliage mère.4. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle <Desc/Clms Page number 5> est obtenue en dépouillant le moule de la baguette après la solidification de celle-ci.5. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que 1' alliage mère comprend un alliage cuivre-nickel-zinc.6. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que 1' alliage mère comprend un bronze d'aluminium contenant 8 à 10% en poids d' aluminium.7. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'alliage mère comprend un alliage à base de nickel contenant en poids 60 à 80% de nickel, 10 à 20% de chrome, 2 à 6% de bore, et 0,5 à 6% de silicium.8. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures comprennent du carbure de tungstène.9. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures comprennent du carbure de bore.10. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures comprennent du carbure de vanadium.11. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures comprennent du carbure de silicium.12. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures comprennent un alliage au cobalt.130 Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures comprennent un alliage au nickel à point de fusion é- levé.14. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle contient en outre un flux et un alliage cuivre-lithium, sa composition glo- bale étant en poids de 60% de particules dures, 35% d'alliage métallique, 3 % de flux, et 2% d'alliage cuivre-lithium.15. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle contient des terres rares et des alliages de lithium ajoutés dans le moule avant l'introduction de l'alliage mère.16.Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle contient de 20 à 70% en poids d'alliage mère et de 70 à 20% en poids de particules dures.17. Baguette suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les particules dures peuvent aller d'une finesse leur permettant de passer au tamis de 325 mailles jusqu'à une grosseur telle que la plus grande di- mension atteigne 10 mm.R E S U M E.L'invention a pour objet un procédé de préparation d'une baguette de soudure composée contenant des particules dures et un alliage mère, et une baguette de soudure obtenue par ce procédé.
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