CA2118603A1

CA2118603A1 - Method for making a composite part with an antiabrasion surface, and parts obtained by such method

Info

Publication number: CA2118603A1
Application number: CA002118603A
Authority: CA
Inventors: Pierre Brunet; Guy Maybon
Original assignee: Individual
Current assignee: Technogenia SA
Priority date: 1991-09-16
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1993-04-01
Also published as: AU662171B2; EP0605585B1; EP0605585A1; ATE126547T1; AU2652392A; FR2681271A1; WO1993006255A1; DE69204168D1

Abstract

The method for making a composite part with an antiabrasion surface (2) is characterized by providing a substrate (1) whose shape and surface are appropriate to receive by gluing surface elements of antiabrasion material (2), by making one or a plurality of surface elements of antiabrasion material (2) by infiltration of a binding alloy in a stack of tungsten carbide grains, and by adhering the antiabrasion surface elements (2) on the substrate (1) by gluing with an epoxy glue (3).

Description

WO 93~062~ PCT/FR92/0~86~
. ~ WO 93~062~ PCT/FR92/0~86~
. ~

2 1 1 3 6 ~ 3 TITRE DE L'INVENTION
PROCEDE DE REALISATION DIUNE PIECE COMPOSITE A SURFACE ANTIABRASION, ET
PIECES OBTENUES PAR CE PROCEDE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente inven~ion concerne la fabrication des pièces métalliques composites comportant un revêtement de contact destiné à
résister à l'abraslon.
On connait de telles pièces mécani~ues dites "pièces d'uQure", qui sont renforcées superficiellement par l'apport d'un matériau présentant des caractéris~iques améliorées au plan de la réslstance à
l'us~re par abrasion.
La présente invention concerne plus particulièrement les rechargements durs me~tant en oeuvre une structure de grains de haute dureté liés entre eux psr un alliage métallique que l'on dé~igne ccmmunement sous le terme de matrice métallique. Les grains de haute dureté peuvent avantageuaement être des grains à b~se de carbure de - tungstène.
Une première techniq~e connue pour réaliser un revêtement antiabrasion est le rechargement dur par soudage. On u~ e par exemple ~0 des bagu~tte~ rig~des ou des baguettes 80uple8, dont une ex~remité est appliquée sur 1~ surface à rechsrger et est soumise à un arc electrique ; ou à ~ne fl G e oxy~cétylénique. La ba~uette comprend une poudre de ~c~rbure de tung~tène noyée dans un alliage à b~e de nickel ou d'autres ~- ~ métaux appropriés.
Un tel rechargement dur ob~enu aYec des baguet~es à base de carbure de tungstène présente toutefois des inconvénients : en particu-lier, les procédés de soudage conduisent a déposer le rech~rgement sous forme de cordons succe~6ifs, juxtapoaés côte-~-côte les uns après les autres. On comprend que la réalisstion d'une surface relativement i~portante à l'aide d'une telle technique est fastidleuse, et requiert une cert~ine dextérité et une certaine habitude de la part de l'opérateur. D'autre part, les vagues inhérente3 à un tel procédé de dépôt de matières, reproduisant la forme des cordons successifs, entrainent des irrégularités d'épaisseur pouvant atteindre plusieurs ~illimètres.
Il en résulte que cette technique ne permet pas de réaliser des pieces dont les dimensions sont présises~ ou dvnt les formes sont W O 93/062~ PCT/FR~2/008S~

complexes.
Le document FR-A-814 171 décrit un procédé de réalisation de pièce de forme psr frittage en phase liquide, dans lequ~l on introdui~
dans un moule en carbone un mélange d'éclats de carbure et de poudre de m~tal de fusion. La pièce de forme est fondue SOU8 pression. Un tel procédé entra;ne, au cours de la fusion, un retrait dimensionnel important.
On conns;t également, du document US-A-4 307 ~45, un broyeur comportant des barreaux massifs en céramique fixés par collage sur une pièce support intermédiaire elle-même solidarisee au broyeur par un boulon. Ce document ne comporte aucun enselgnement relatif à la fabrication du barreau massif en céramique, et son objet est très éloigné de la réalisation d'un revêtement antiabrasion~
Une technique plu3 évoluée de réallsation de couche en matière antiabr~sion est décrite dan~ le document FR-A-l 398 732. Il s'agit d'une ~echnique d'infl}tration, dans laquell~ on utilise un moule ~reux en carbone ou en m~tlère céramique ayant une for~e déqirée ; on place un subs~rat mét~llique dans le creux du moule, en regard des parois de mo~l~ge du moule ; ~n remplit avec des grains de csrbure de tungs~ène ou équ~valent llespace intérieur creux compris entre le substrat et les ~; ~ paro~s de moulage du moule, en vibrant l'ensemble pour tasser les grains , on place de~ grains ou pastilles de métal ou d'alliage liant ~u-des6us des grains de carbure ; on chauffe l'ensemble à une température supérieure à la température de fusion de l'alliage et inférieure ~ la tempér~ture de fusion du noyAu et du moule. L'élévation de température assure la fusion de l'alli~ge ou métal liant, qui s'~nf~ltre dans l'espsce rempli de grains de carbure de tungstène, et assure la ~oudure avec le substrat métallique~ On laisse ensuite refroidir et on peut demouler.
I Cette technique dlinfiltration convient assez bien pour de~
pièces dans le quelles un substrat convexe est de dimensions relative-ment faibles, et de forme relativement compacte, la couche antiabrasion étant relativement massive. La technique convient également lorsque le substrst est concave.
Cependant, en tentant d'appliquer cette technique d'infiltra-tion à des pièces dans lesquelles le substrat présente une forme convexe, en particulier des pieces dont la surface est relativement W O 93/0625^-~ PCT/FR92JOn86~ 2 1 1 3 6 ~ 3 TITLE OF THE INVENTION
METHOD FOR MAKING A COMPOSITE PART WITH ANTI-ABRASION SURFACE, AND
PARTS OBTAINED BY THIS PROCESS
FIELD OF THE INVENTION
This invention relates to the manufacture of parts metal composites comprising a contact coating intended to resist the abraslon.
We know such mechanical parts called "uQure parts", which are superficially reinforced by the addition of a material with improved characteristics in terms of resistance to us ~ re by abrasion.
The present invention relates more particularly to the hardfacings me ~ both implement a grain structure of high hardness bound together psr a metal alloy that is die ~ igne commonly under the term metal matrix. The grains of high hardness can advantageously be grains with b ~ se carbide - tungsten.
A first techniq ~ e known to achieve a coating anti-abrasion is hardfacing by welding. We u ~ e for example ~ 0 bagu ~ head ~ rig ~ 80uple8 or chopsticks, one of which is ex ~ remité
applied to 1 ~ surface to be rechsrger and is subjected to an electric arc ; or ~ ne fl G e oxy ~ cetylenic. The ba ~ uette comprises a powder of ~c~tung~tene rbure embedded in a nickel b~e alloy or other ~-~ suitable metals.
Such hard reloading ob ~ enu with baguettes ~ es based on However, tungsten carbide has drawbacks: in particular bind, the welding processes lead to deposit the rech ~ rgement under form of cords succe ~ 6ifs, juxtaposed side-~-side one after the others. It is understood that the realization of a surface relatively i~portante using such a technique is tedious, and requires a certain dexterity and a certain habit on the part of the operator. On the other hand, the waves inherent3 in such a process of deposit of materials, reproducing the shape of the successive cords, lead to thickness irregularities that can reach several ~illimeters.
As a result, this technique does not make it possible to carry out parts whose dimensions are specified ~ or dvnt the shapes are WO 93/062~ PCT/FR~2/008S~

complex.
Document FR-A-814 171 describes a method for producing piece of psr form liquid phase sintering, in lequ ~ l is introduced ~
in a carbon mold a mixture of carbide chips and powder fusion metal. The shaped piece is pressure cast. Such process entailed, during the melting, a dimensional shrinkage important.
We also know, from document US-A-4 307 ~ 45, a grinder comprising solid ceramic bars fixed by gluing on a intermediate support part itself secured to the crusher by a bolt. This document does not contain any teaching relating to the manufacture of the solid ceramic bar, and its purpose is very far from the realization of an anti-abrasion coating~
A more advanced technique of layer realization in material antiabr ~ sion is described dan ~ document FR-Al 398 732. This is of a ~ technique of infl} tration, in which a mold is used ~ reux carbon or m ~ tlère ceramic having a for ~ e déqirée; we place a subs ~ rat mé ~ llique in the hollow of the mold, facing the walls of mo ~ l ~ ge of the mold; ~n filled with tungs~ene csrbure grains or equ ~ are worth the hollow interior space between the substrate and the ~; ~ paro ~ s molding of the mould, by vibrating the assembly to pack the grains, we place ~ grains or pellets of metal or binder alloy ~ u-des6us carbide grains; the whole is heated to a temperature higher than the melting temperature of the alloy and lower ~ temper ~ ture melting noyAu and mold. elevation temperature ensures the fusion of the alli ~ ge or binder metal, which s'~nf~lter in the species filled with tungsten carbide grains, and ensures the ~ outure with the metal substrate ~ We then leave cool and you can unmold.
I This infiltration technique is quite suitable for parts in which a convex substrate is of relative dimensions-ment weak, and of relatively compact shape, the anti-abrasion layer being relatively massive. The technique is also suitable when the substrst is concave.
However, in attempting to apply this technique of infiltration tion to parts in which the substrate has a shape convex, especially parts whose surface is relatively WO 93/0625^-~ PCT/FR92JOn86~

- 3 21:1860~ :
importante par rapport à son voiume, les inventeurs ont constaté que le revêtement antiabrasion tend à se briser sous l'action de chocs 9 et qu'en particulier ce revêtement ne perme~ pas un réusina~e ultérieur après infiltration. La soudure entre l'épaisseur de matériau antiabra-sion et le substrat métallique est de mauvaise qualité.
Par exemple~ cette technique d'infiltration sur un substratmétallique ne permet pas la réalisation d'une pièce suffis~mment résistante mécsniquement pour constituer un pointeau pour vanne à
pointeau utilisée dan~ le~ usines hydroélectriques. En effet, lors de 18 fermeture du pointe~u sur son siège, le revêtement antiabrasion du pointeau tend a écl~ter sous l'effet des chocs et tensions méc~niques intervensne à cet ins~ant de fermeture.
De mffme, cette technique d'infiltration sur substrat métallique ne permet p8S de résliser des dents de malaxeurs d'aluminerie présentant 15. des qua}ités suffi~Antes de résistance mécanique.
RESU~ Dl: 1, ' INVENTION
~ e problème proposé par la présente invention est d'assurer une rési6tan~.e mécanique s~tisf~l^ante à un revêtement antiabra~ion à base de gralns de carbure de tung~tène inflltrés re~ouvrant un sub~r~t de nat~re tifférente~ l'ensemble constitusnt une pièce compos~te. Une telle pièce compo~ite doit pré~enter des qu~lltes de résistance mécsnique en surface suff isantes pour supporter des choc9, et pour permettre un réusinAge é~entuel de SA surface de revêtement antiabrasion sans 9e ; ~fendre ou se désagré~er.~ ~ 25 ~ L'ldée qul est 8 18 bs~e de la présen~e invention est que les déf~ut~ constatés de résistance mecanique des revêtement3 an~iabra~ion à
base de grains de carbure de tungstène réallsés par lnfiltration sur un substra~ résuleernient des dilatations différen~ielles intervenant lors de l'infiltration. En effet, lors de l'~nfiltration, on doit porter 30 1 'en~emble du substrat et du rechargement superficiel de grains de carbure de tungstène à une température suffisante pour 18 fusion de l'alliage ou métal liant qui doit s'lnfiltrer dans l'espace rempli de ; grains de carbure de tungstène et qui doit assurer la soudure avec lesubstrst. Lors de cet échauffement, le substrat netallique se dil~te 'S sensiblement, tandis que les grains de carbure de tungstène qui forment un empilement compact se dilatent très peu, roulent les uns sur `les autres et peuven~ ainsi suivre la dilatation du moule et du substra~.

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Après infiltration, lo.sque l'on refroidit l'ensemble, le subs~rat tend à se eontracter, tandis que l'empilement très compact de ~rains de carbure de tungstène ne se contracte que très peu. Il en rés~lte des tensions mécaniques importantes à l'interface entre le substrat et la couche de matière antiabrasion qui le recouvre. Ces tensions mécaniques importantes sont vraisemblsblement a l'origine des défauts de résistance mécanique constatés sur les pièces ainsi rechargées par infiltration sur un sub3trat, ain~i que des défauts constatés sur la soudure entre le revêtement antiabrasion ee le substrat ~étallique.
Lors de l'échauffement pour obtenir l'infiltration, les grains de csrbure de tungstène tendent à rouler les uns sur les autres, ce qui leur permet d'occuper tout l'espace en~re le moule et le substrat. s Lors du refroidissement de l'ensemble, les grains de carbure de tungstène n'ont plus la possibilité de rouler les uns sur les autres, car ils sont llés par l'alllage ou métal liant, de sorte que le revêtement antiabrasion ne peut plu8 se rétracter selon un coefficient similaire à celui du subætrat.
Mslgré ces défRuts de résistance mécanique aux chocs, des pièces ant~abr~sion obtenues par infiltration paraissen~ intére~santes, car la surfac~ antiabrasion ainsl ob~enue psr infiltration présente des propriétés remarquables de résistance 8 llabrasion. D'autre part, l'lnfiltration permet de reali3er des surfaces antiabrasion présentant des forme~ particulièrement régulières et lisses, favorisant l'effica-~; cité des pleces ~insi réallsées. Par exemple s'agi8~ant d'un pointesu de vannes pour u~ine hydr~électrlque, un tel pointeau doit présenter une surface canique bien régulière permettant une ob~uration efficace.
S'~gis~ant d'une dent de malaxeur ou d'un pavage de cylindre de mal~xeur, les 8urfaces dolYent egalement être blen régulières, pour ne pas contrarier le débit du fluide à malaxer.
La presente invention a ainsi pour objet de réaliser des pièces dont le re~êtement antiabraslon est obtenu par infiltration d'alliage dans un empilement de grains de carbure de tungstène, ces pièce~
présentant, après réalisation, des qualités nettement sméliorées de résistance mécanique de tenue aux chocs, éYitant la séparation entre le substrat et sa couche antiabrasion.
Selon l'invention, de telles pièces à revêtement antiabrasion peuvent être obtenues ~ moindre coût, no~amment lorsque les pièces sont W O 93/0625~ PCT/FR92/00865 211~

de grandes dimensions, l'abaissement des coûts étant obtenu notammen~ en diminuant les risques de rebut.
Un autre avantage de l'invention est qu'il devient possible de réaliser des rechargements ou revetements antiabrasion sur des substrats qui sont eux-mêmes susceptibles de ne pas supporter des températures aussi éleYées que celle nécessaire pour fondre l'alliage ou métal liant lors de l'infiltration. On peut sin~i conce~oir une pièce en matérlau composlte dan~ laquelle le substrat peut être non m~étallique, sssocié a ùne couche de matière antiabrasion à base de grains de carbure de tungstène infiltrés.
Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, la pré~ente invention prévoit un nouveau procédé de réalisation dlune pièce composite à revêtement antiabrasion, la pièce comportant au moins un substrat recouvert d'une couche de ma~ière antiabrasion à base de grains de carbure de tungstène, le procédé comprenant les étapes suivantes :
~) prévoir un substrat dont la forme et l'ét~t le surface Qont approprié~ pour recevolr par collage des éléments de revêtement en m~tle~e antl~brasion à base de grains de carbure de tungst2ne, b) realiser, par infiltrat~on d'un alliage liant dans un empilement de grain~ de carbure de tungstene, un ou plusieurs éléments de revêtement en matiere ~ntiabrasion, comportant une face interne conformée pour s'ad~pter sur la surface du substrat, et comportant une face externe conformée pour constituer la face ~ntiabrasion de la pièce composite à
realiser, c~ ~olidariser par collage le ou les élemen~s de revêtement en matière antiabra~ion sur le sub~trat, en appliquant lesdits élements de rev~tement sur le substrat avec interposltion d'une couche appropr~ée de colle.
Selon une prem~ère application, le substrat peut être en acier.
~8 !colle utili6ée pour le collage peut être une colle époxy.
De préférence, 1~ colle époxy est d'un type monocomposant ou polycomposant polymérisable à chaud. L'étape de collage comprend alors une étape de chauffage a température appropriée pendant la durée de polymérisation de la colle.
Pour la réalisation de la couche antiabrasion, on utilise une technique d'infiltration d'alliage dans un empile~ent de grains de carbure de tungstène. Le moule utilisé est avantageusement un moule à

W 0 93/06255 P ~ /FR92/0086 2 l ~ ~ 6 ~ 3 6 parois de moulage en sable de fonderie lié par des résines. Une difficulté est alors rencontrée car le moule comprend des parois dont la surface est rela~ivement importante par rapport 8U volume de la couche antiabrasion à réaliser, puisque cette couche n'a en général pas à avoir une épaisseur très importante par rapport à sa surface. La difficulté
apparait a}ors par le fait que la résine utilisée pour lier le sable du moule tend à se con~umer lors de l'infiltration, et nui~ à la réali~atlon d'une couche antiabrasion de bonne quslité. Pour résoudre cette difficulté, il convient de régler la quantité de résine présente dans le moule, pour l'ajuster ~ une ~uantité juste suffisante au maintien du sable de fonderie jusqu'à infiltration, limitant ainsi les dégagements gszeux résultant de la combustion de la résine pendant l'étape de chauffage et d'infiltration. En pratique, la quantité de ré~ne sera inférieure ` 6 7. en poids de la quantité de sable de fonderie.
BREVE DESCRIPTION DES D~SSINS
D'au~re~ objets, caractéristiques et avantages de la prés~nte in~ention ressortlront de la description suiv~nte de modes de réaliaa-tion p4rticuliers, fslte en relation avec les figures jolntes, psrmi l~squelles :
la flgure l représente ~chématique~ent en perspective un ~oule selon l'inve~tion permettant de resliser un élément de revêtement en matière antlabr~sion en forme de secteur cylindrique destiné à reeouvrir un ubstrat rylindrique ;
- les figure3 2 à 5 illustrent schématiquement les différentes étapes du procédé de réalisation d'un élement de revêtement en matière antiabra-slon dans un moule de la figure 1 représenté en coupe ;
- la figure 6 représente l'élément de revêtement antiabrasion ainsi obtenu ; 1 30 - ~ ~es figures 7 et 8 illu~trent les étapes de for~age du substrat destiné a reoevoir les éléments de revêtement antiabrasion ;
- la figure 9 illustre l'étape d'as~emblage des éléments de revêtement antiabrasion ~ur le substrat de la figure 8 ;
~ la figure 10 est une coupe longitudinale selon l'axe I-I de la figure 9 ;
- la figure 11 illustre l'étspe de réalisation par infiltration d'un élément de revêtement antiabrasion cônique, d~ns un moule représenté en W O 93/06255 PCT/FR92/0086~

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coupe ;
18 figure 12 illustre l'étape d'assemblage de l'élément cônique de la figure 11 sur un substrat lui-même cônique, pour réalisation d'un pointeau de vanne pour usine hydroélectrique ;
- la figure 13 illustre, en coupe longitudinale, la structure d'un pointeau de ~anne selon la présente invention ; et - les figureY 14 et 15 illustrent, en coupes longitudinales ~elon deux plan~ perpenticulaires, la structure d'une dent de malaxeur selon la présente inven~lon.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Les figures 10 et 13 à 14 illustrent la structure interne des pièces composites à revêtement antiabrasion obtenues par un procédé
selon la présente invention. Dans tous les modes de réalisation, ces pièces comportent un substrat 1 recouvert au moins en partie par une couche de m~tière ~ntlabrasion 2 qui lui est solidarisée par une couche int~rmédl~ire 3 de colle.
On a représen~é, sur les figures 1 à 9, les étapes succe~sives de real~ation d'une piece antlabrasion selon l'invention9 dsns un mode :~:de reali~atlon correspondsnt à 18 fabrication d'un bllndage pour ~ ~ 20 mal~xeurs d'al~minerie.
; Les m~laxeurs d'aluminerie comprennent une encei~te cylindrique tubulaire:, de plusleurs mètres de long, de diamètre de l'ordre de 60 centimètres envlron, destlnée à contenir une pâte de carbone à ~alaxer psr de~ dents de mal~xeur~ Certaines dents son~ montées fixes sur la p~roi de l'encelnte et dépassent ~ers l'intérleur de l'enceinte, d'~tres dents sont moneées sur un rotor to~rnant axi~lement dans l'e~einte. ~es dents de m~laxeur 60nt par exemple telles que représen-tée~ en coupe longitudinale sur les figures 14 et 150 Sur les f~gures 1 à 6, on réalise, par infiltr~tion d'un alliage liant dans un empilement de gralns de carbure de tungstène, l'un des élements de revêtement en matiere antiabrasion qui seront utilisés pour recouvrir la surface intérieure de l'encelnte cylindrlque de malaxeur. Sur la flgure 1, on prépare un moule 4 creux, comprenant un évldement intérieur 5 délimité par des parois de moulage ayant la forme de llélement de surface en matière antiabrasion à realiser. Ce moule est représenté vide en coupe sur la figure 2.
Sur la figure 3, on introduit dans l'évidement 5 du moule 4 des W O 93/0625~ PCT/FR92/00865 2 1L~ 0 3 ' ' particules 6 de matière dure telle que du carbure de tungstène fondu, en vibrant l'ensemble, de sorte que les particules superficielles viennent au maximum en appui contre les parois de moulage et sont jointives les unes aux autres. Sur la f igurP 4, on prépare une quantité suffisante d'un alliage approprié 7 sous forme sdaptée, pour asæurer une réparti-tion ultérieure de l'alliage au cours de sa phase de fusion uItérieure.
L'alliage 7 e8t un alliage de brasAge suscep~lble de mouiller les particules de matière dure et de fondre a une température inférieure à
la température de fusion des particule3 de matière dure 6 et du moule 4.
Sur la igure 5, on chauffe l'ensemble du moule 4 et de son contenu jusqu'à une température supérieure à la température de fuRion de I'alliage 7 et inférieure à la température de fusion des particules de matière dure 6 et du moule 4. On maintient cette température pendant une durée suffisante pour assurer l'infiltration de l'alliage 7 en fusion d~ns l'espece rempli de particules de matière dure 6. On laisse ensuite refroidir, et on demoule, pour obtenir l'élément 8 de reYetement en ma~lère Antiabrasion représenté ~ur la figure 6.
Sur le~ figures 7 et 8, on prépare le substrat destiné à
recevoir les élements de revetement en matière antiabra~ion. Sur la ~igur~ 7, on part d'une tôle rectangula$re 9~ Sur la flgure 8, on cintre ~; ~ ette t81e rectangulaire 9 pDur lui donner une forme demi-cylindrique de~; diamètre approprié pour que, après apposition des élements de revêtement en~matière antiabrasion, le diamètre interne de l'ensemble 80it conforme ;au~d~ametre du tube de malaxeur à réaliser.
Sur la figure 9, on réalise l'as~emblage et la solidarisation des elements de revêtement antiabra~ion telB que 1 ~ élément 8 sur le sub~trat 1 tel que la tôle cintrée 9. Cette solidarisation ~'effectue pnr collage, en appliquant lesdlt~ élements de re~êtement anti braqion 8 sur le substrat 1 en tôle cintrée 9 avec interpo~ltion d'une couche approprlée de colle. On a représenté, sur la figure lO `en coupe longitudinale selon l'axe I-I de la figure 9, l'assemblage ain~i obtenu, montrant la couche antiabraslon 2, le subs1rat l ou tôle 9 et la couche inter~édiaire de colle 3.
Dans le cas d'un malaxeur pour aluminerie, on utilise avanta-geusement une tôle 9 en acier. La colle 3 utilisée est une colle époxy~de préférence d'un type monocomposant ou polycomposant polymérisable à
chaud. Dans ce cas, l'étape d'a~semblage et de collage représentée sur W 0 93/0625~ PCT/FR92/00865 21l.~

la figure 9 comprend une etape de chauffage à température appropriée pendant la durée de polymérisation de la colle 3.
Après assembla~e des éléments de revêtement antiabrasion 8 sur le substrat l en tôle cintrée 9, on peut avantageusement prévoir une étape ultérieure d'usinage des excès de colle et des bords de la surface antisbrasion, afin de réaliser des élements demi-cylindriques pou~ant ê~re disposés les uns ~près les sutres bord-a-bord sans apparition de fentes ou d'lnterstice~ entre deux éléments adjacents.
Egalement, la résistance mécanique ainsi obtenue de l'en3emble des éléments antlabrasion collés sur la tôle 9 est suffisante pour que la ~urface antiabrPsion puisse être ultérieurement égalisée lors d'une étape ultérieure d'usinage.
Lors de la réalisation de l'élément de revêtemen~ antiabrasion 8, le moule 4 utili~é peut être réalise en différentes matières. Par exemple1 on peut utili er un moule 4 en graphite, préalablement usiné
pour former l'evidement 5. Une solution plus avantageuse consiste à
utiliser un moule 4 comprenant des parois de moulage en sable de ~onderie l$é par des résines. L'évidement 5 est alors réalisé en plongeant un modèle d~n~ 1~ moule 4 avant prlse de la résine, et en retir~nt le modèle aprè~ prise de la résine, selon une technique tradit~onnelle dans le moulage pour la coulée des métaux.
~;Toutefois, lor~que l'on utili~e un tel moule 4 en sable de fonderie lié par des résines, une difficulté peut appara~tre par le fait que l'élement de revetement antiabrasion 8 a former présente un~ urface 2s; très importante par rapport à 60n volume. Cel~ eBt dû au fait que éle~ene de revêtement est généralement pl~t. Le problème qui peut se produire est alors que, lors de l'infil~ration, la combustion de la réslne li-nt le sable du moule 4 produit des dégagements gazeux qui t~ndent à s'infiltrer dans l'évidement 5 rempli de particules dures 'i: : 30 antiabrasion 6. Ces dégagements gazeux peuvent former des dépôts sur les particules, et, si ce_ dépôtc sont en excès, lls peuvent nuire au mouillage des partlcules par l'alliage liant 7 lors de l'infiltration.
Il en résulte ~lors une quallté médiocre de résistance mécanique de l'élement antlabrasion 8 ainsi réallsé. Pour éviter cette difficulté, la qusntité de résine présent~ dans le moule 4 est ajustée pour être juste sufisante au msintlen du sable de fonderie jusqu'à infiltration. En pratlque, la quantité de résine peut être choisie inférieure à 6 % en W 0 93/062~ PCT/FR~2/00865 2ll~6a3 , poids de la quantité de sable de fonderie du moule 4.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 10, on obtient une pièce composite, représentée sur la figure 9, comprenant un substrat 1 en tôle 9 en acier de forme demi-cylindrique, avec, sur la surface intérieure du demi-cylindre, une couche de colle polymérisée adhérant au demi-cylindre et, adhérant 8 la couche de colle polymérisée et la surmontant, un pavage de plaques ou éléments de revêtement antiabrssion 8 en forme de ~ecteur de cylindre à contour généralement rectangulsire, le pavage suivant la courbure de la surface intérieure de demi cylindre, l'ensemble formant une plsque de blindsge pour malaxeur d'aluminerie.
Dans les modes de réal~sation représentés sur les figures 13 à
15, la pièce composite obtenue par le procédé de 17invention comprend une substrat 1 en acier présentant une forme générale convexe. Sur la surface extérieure du ~ubstrat, on retrouve une cvuche de colle 3 polyméri-qée. Surmontant ladite oouche de colle 3, on trouve une coiffe 2 en matériau antiabrasion.
Le~ figures 11 à 13 se rapportent à la realisation d'un pointeau de vanne à poin~e~u utilisée dans les usines hydroélectrique~.
~n tel pointeau est de forme côniquel et comprend un substrat cônique 1 en ~cier dont la urfsce extérieure conique est recouverte dlune coiffe ~ canique formant élément en matériau anti~brasion. Comme dans le mode de~réaIisat~on des figures 1 à 10, on réalise séparément le substrat 1 , et~la; coiffe 2. La coiffe 2 est elle-même réalisée par infiltration, comme le représente schematiqu~ment la figure 11, dans un moule 4 co~portant un noyau amovible 40, le moule 4 formant la surface extérieure de la coiffe, le noyau 40 formant la surface intérieure de la ~colffe cônique. Après démoulage, on adapte la coiffe 2 sur le substrat 1, comme le représente la figure 12, avec interposition d'une couche de ' ;~ 30 cdlle, et l'on obtient le pointeau ~el que représenté en coupe sur lafi~ure 13, présentant la coiffe 2, le substrat 1 et la couche intermédiaire de colle 3.
Le mode de réalisation des figures 14 e~ 15 est relatif à la réalisation d'une dent de malaxeur d'aluminerie. On remarque, sur ces figures, le substrat 1, la coiffe 2 formant element de revetement antiabrasion, et la couche intermédiii~ire 3 de colle. La pièce doit présenter avantageusement la forme représentée sur les figures. Cette VVO 93/062~5 P ~ /FR92/00865 ll 21~ C6~3 pièce est formée selon un procédé similaire à celui décrit en relation ~vec les figures précédentest en réalisant séparement le subs~rat 1 et la coiffe 2, la coiffe 2 étant obtenue par infiltration dans un moule.
L'assemblage du s~bstrat et de la coiffe par collage, dans tous S les modes de réalisatlon de l'invention, permet à la colle intermédialre 3 de jouer le rôle d'amortisseur entre le substrat 1 et l'élement antiabrasion 2. On augmente con6idérablement la résistance mécanique apparente du revêtement antiabrasion ainsi réalisé, de sorte qu'un réusinage ultérieur de sa aurface e~t rendu possible. La pièce présente une résistance BUX chocs nettement améliorée par rapport aux techniques de ré~lisation par infiltration en surmoulage.
En outre, cette technique selon la présente invention évite d'échauffer le substrat 1, de sorte que l'on n'altère pas son a6pect extérieur. En revanche, dans les techniques connues d'infiltration en surmoulage, l'échauffement du sub~trat 1, lorsqu'i1 est en acier, provo~ue une altération de sa ~urface et nécessite un réusinage.
On comprend que la réalisation d'éléments de revêtement partiels, comme représenté sur la figure 9, permet de réaliser ces ;élements en diminuant le~ riEque~ de rebut. En effet, si un élémen~ eB~
défectueux, il ~uffit de le rempl~cer par un autre, sans aYoir à refaire la totalité du revêtement.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de reQlisa-tlon qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclu~ les diverses ariantes et généralisatlons contenue~ danq le domaine des revendica-tions ci-après.

~ -- 3 21:1860~:
important in relation to its volume, the inventors have observed that the anti-abrasion coating tends to break under the action of shocks 9 and that in particular this coating does not allow a subsequent reusina ~ e after infiltration. The weld between the thickness of anti-abrasive material sion and the metal substrate is of poor quality.
For example ~ this technique of infiltration on a metallic substrate does not allow the realization of a sufficient part ~ mment mechanically resistant to constitute a needle for valve with needle used dan ~ the ~ hydroelectric plants. Indeed, during 18 closure of the tip ~ u on its seat, the anti-abrasion coating of the needle tends to burst under the effect of mechanical shocks and tensions intervensne this ins ~ ant closing.
Also, this technique of infiltration on metallic substrate does not allow p8S to reslize teeth of aluminum smelter mixers presenting 15. qua} ities enough ~ Antes mechanical strength.
RESU ~ Dl: 1, 'INVENTION
~ E problem proposed by the present invention is to ensure a rési6tan ~ .e mechanical s ~ tisf ~ l ^ ante to an antiabra coating ~ ion based of tung carbide gralns inflltrated re~opening a sub~r~t of nat ~ re tifférente ~ the whole constitusnt a piece compos ~ you. Such a compo ~ ite piece must pre ~ enter qu ~ lltes of mechanical resistance in sufficient surface to withstand shocks9, and to allow a E ~ entual rework of its anti-abrasion coating surface without 9th ; ~ split or disintegrate ~ er. ~ ~ 25 ~ The idea which is 8 18 bs ~ e of the presen ~ e invention is that the defect ~ ut ~ found mechanical resistance coating3 year ~ iabra ~ ion to base of tungsten carbide grains realized by lnfiltration on a substra ~ result of differen ~ ial expansions occurring during of seepage. Indeed, during the ~ nfiltration, we must wear 30 1 'in ~ emblem of the substrate and the superficial recharging of grains of tungsten carbide at a temperature sufficient for 18 melting the alloy or binder metal which must infiltrate the space filled with ; tungsten carbide grains and which must ensure the weld with thesubstrst. During this heating, the netallic substrate is dil ~ te 's substantially, while the tungsten carbide grains which form a compact stack expand very little, roll on top of each other others and can thus follow the expansion of the mold and the substrate.

WO 93/0625 ~ PCT / FR92 / 00865 8 6 0 3 ,r~

After infiltration, when the whole is cooled, the subs ~ rat tends to eontract, while the very compact stacking of ~ rains of tungsten carbide shrinks very little. This results in significant mechanical tensions at the interface between the substrate and the layer of anti-abrasion material that covers it. These mechanical tensions are probably at the origin of the resistance defects mechanics noted on the parts thus reloaded by infiltration on a sub3trat, as well as defects found on the weld between the anti-abrasion coating ee the substrate ~ etlique.
During heating to obtain infiltration, the grains of tungsten carbide tend to roll on top of each other, which allows them to occupy all the space in ~ re the mold and the substrate. s As the assembly cools, the carbide grains tungsten no longer have the possibility of rolling over each other, because they are bonded by the alloy or binder metal, so that the anti-abrasion coating can no longer retract according to a coefficient similar to that of the subætrate.
Despite these defects in mechanical resistance to shocks, ant~abr~sion parts obtained by infiltration paraissen~intere~santes, because the surfac ~ antiabrasion ainsl ob ~ enue psr infiltration presents outstanding abrasion resistance properties. On the other hand, lnfiltration makes it possible to create anti-abrasion surfaces with particularly regular and smooth shapes, promoting efficiency ~; quoted pleces ~ thus réallsées. For example it is agi8 ~ ant of a pointesu of valves for u ~ ine hydr ~ electrlque, such a needle must have a very regular canic surface allowing an effective ob ~ uration.
If ~ gis ~ ant of a tooth of mixer or of a paving of cylinder of badly, the 8urfaces dolYent also be smooth, so as not to not interfere with the flow of the fluid to be mixed.
The object of the present invention is thus to produce parts whose re ~ apparel antiabraslon is obtained by alloy infiltration in a stack of tungsten carbide grains, these pieces ~
presenting, after completion, markedly improved qualities of mechanical resistance to shocks, avoiding the separation between the substrate and its anti-abrasion layer.
According to the invention, such parts with an anti-abrasion coating can be obtained at a lower cost, however when the parts are WO 93/0625 ~ PCT / FR92 / 00865 211~

of large dimensions, the lowering of costs being obtained in particular by reducing the risk of scrap.
Another advantage of the invention is that it becomes possible to make surfacings or anti-abrasion coatings on substrates which are themselves likely not to withstand temperatures as high as that required to melt the alloy or binder metal during infiltration. We can sin ~ i conce ~ oir a piece of material composlte dan ~ which the substrate can be non-metallic m ~, sssocié a a layer of anti-abrasion material based on carbide grains infiltrated tungsten.
To achieve these and other goals, the present invention provides a new process for producing a part composite with an anti-abrasion coating, the part comprising at least one substrate covered with a layer of my ~ st anti-abrasion grain-based of tungsten carbide, the method comprising the following steps:
~) provide a substrate whose shape and state ~ t the surface Qont appropriate ~ to recevolr by gluing the coating elements in m~tle~e antl~brasion based on tungsten carbide grains, b) realizing, by infiltrating ~ one of a binder alloy in a stack of tungsten carbide grain, one or more coating elements in matter ~ ntiabrasion, comprising an internal face shaped to ad ~ pter on the surface of the substrate, and having an outer face shaped to constitute the face ~ ntiabrasion of the composite part to achieve, c ~ ~ bonding together the element or elements of coating material antiabra ~ ion on the sub ~ trat, by applying said elements of rev ~ ment on the substrate with the interposltion of an appropriate layer of glue.
According to a first ~ era application, the substrate may be steel.
~ 8! Utili6ée glue for bonding can be an epoxy glue.
Preferably, 1 ~ epoxy glue is of a single-component type or heat-curing polycomponent. The bonding step then comprises a step of heating to an appropriate temperature for the duration of polymerization of the glue.
For the production of the anti-abrasion layer, a alloy infiltration technique in a pile ~ ent grains of tungsten carbonate. The mold used is advantageously a mold W 0 93/06255 P ~ /FR92/0086 2 l ~ ~ 6 ~ 3 6 molding walls in foundry sand bound by resins. A
difficulty is then encountered because the mold comprises walls whose surface is rela ~ ively large compared to 8U volume of the layer anti-abrasion to achieve, since this layer generally does not have to have very thick in relation to its surface. The difficulty appears then by the fact that the resin used to bind the sand of the mold tends to con ~ ume during infiltration, and harm ~ to the Réali ~ atlon of a good quality anti-abrasion layer. To resolve this difficulty, it is necessary to adjust the quantity of resin present in the mould, to adjust it ~ a ~ amount just sufficient to maintenance of the foundry sand until infiltration, thus limiting the gseous releases resulting from the combustion of the resin during the heating and infiltration step. In practice, the amount of d ~ will not be less than 6 7. in weight of the quantity of sand of foundry.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Other objects, characteristics and advantages of pres~nte in ~ ention spring from the following description ~ nte of modes of realiaa-particular tion, fslte in relation to jolnt figures, psrmi which ones:
the flgure represents ~ chematic ~ ent in perspective a ~ oule according to the inve ~ tion allowing to resliser a coating element in material antlabr ~ sion in the shape of a cylindrical sector intended to reeouver a rylindrical substrate;
- Figures 2 to 5 schematically illustrate the different stages of the process for producing a coating element in anti-abrasive material slon in a mold of Figure 1 shown in section;
- Figure 6 shows the anti-abrasion coating element as well obtained ; 1 30 - ~ ~ es Figures 7 and 8 illu ~ trent the stages of for ~ age of the substrate intended to receive the anti-abrasion coating elements;
- Figure 9 illustrates the step of as ~ assembly of the coating elements abrasion ~ ur the substrate of Figure 8;
~ Figure 10 is a longitudinal section along the axis II of the figure 9;
- Figure 11 illustrates the etspe realization by infiltration of a conical anti-abrasion coating element, in a mold shown in WO 93/06255 PCT / FR92 / 0086 ~

~36~

chopped off ;
18 figure 12 illustrates the step of assembling the conical element of the figure 11 on a substrate itself conical, for making a valve needle for hydroelectric plant;
- Figure 13 illustrates, in longitudinal section, the structure of a ~ anne needle according to the present invention; and - FigureY 14 and 15 illustrate, in longitudinal sections ~ according to two plane ~ perpendicular, the structure of a mixer tooth according to the presents inventions ~ lon.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Figures 10 and 13 to 14 illustrate the internal structure of the composite parts with anti-abrasion coating obtained by a process according to the present invention. In all embodiments, these parts comprise a substrate 1 covered at least in part by a layer of m ~ material ~ ntlabrasion 2 which is secured to it by a layer int ~ rmédl ~ ire 3 glue.
We have represented ~ é, in Figures 1 to 9, the succe ~ sive steps of real ~ ation of an antlabrasion piece according to the invention9 dsns a mode :~:de reali~atlon corresponds to 18 manufacture of a bllndage for ~ ~ 20 evil ~ xers of al ~ mining.
; Aluminum smelter mixers include a cylindrical enclosure tubular:, over several meters long, with a diameter of around 60 centimeters approx, destlnée to contain a paste of carbon ~ to alax psr of~ bad teeth~ xeur~ Some teeth are fixed mounted on the p ~ king of the enclosure and exceed ~ ers the interior of the enclosure, of ~ very teeth are moneées on a rotor to ~ rnant axi ~ LEMENT in the e ~ einte. ~ es teeth of m ~ laxeur 60nt for example such as represented tee ~ in longitudinal section in Figures 14 and 150 On the f ~ gures 1 to 6, we realize, by infiltr ~ tion of a alloy binder in a stack of tungsten carbide gralns, one coating elements in anti-abrasion material that will be used to cover the inner surface of the cylindrical enclosure with mixer. In Figure 1, a hollow mold 4 is prepared, comprising a interior évldement 5 delimited by molding walls having the shape of the surface element in anti-abrasion material to be produced. This mold is shown empty in section in Figure 2.
In FIG. 3, are introduced into the recess 5 of the mold 4 WO 93/0625 ~ PCT / FR92 / 00865 2 1L~ 0 3 '' particles 6 of hard material such as molten tungsten carbide, in vibrating the whole, so that the surface particles come as much as possible resting against the molding walls and are contiguous with the to each other. On f igurP 4, a sufficient quantity is prepared of an appropriate alloy 7 in adapted form, to ensure a uniform distribution subsequent tion of the alloy during its subsequent melting phase.
The alloy 7 e8t an alloy of brasAge suscep ~ lble to wet the particles of hard matter and to melt at a temperature below the melting temperature of the particles 3 of hard material 6 and of the mold 4.
In figure 5, the entire mold 4 and its contents are heated up to a temperature above the temperature of fuRion of the alloy 7 and lower than the melting point of the particles of hard material 6 and the mold 4. This temperature is maintained for a sufficient time to ensure the infiltration of the molten alloy 7 d ~ ns the species filled with particles of hard material 6. We then leave cool, and unmould, to obtain the element 8 of reYetement in my ~ lère Antiabrasion represented ~ ur figure 6.
On the ~ Figures 7 and 8, the substrate is prepared for receive the coating elements in antiabra ~ ion material. On the ~igur~ 7, we start from a rectangula sheet $re 9~ On the flgure 8, we hanger ~; ~ ette rectangular t81e 9 pDur give it a semi-cylindrical shape of ~; suitable diameter so that, after affixing the covering elements in ~ anti-abrasion material, the internal diameter of the whole 80it conforms ; au ~ d ~ ametre of the mixer tube to achieve.
In Figure 9, we realize the as ~ assembly and the joining antiabra ~ ion coating elements such as 1 ~ element 8 on the sub ~ trat 1 such as the curved sheet 9. This securing ~ performs pnr collage, applying the dlt ~ elements of re ~ anti braqion clothing 8 on the substrate 1 in curved sheet 9 with interpo ~ ltion of a layer appropriate amount of glue. We have represented, in the figure lO `in section longitudinal along axis II of Figure 9, the assembly ain ~ i obtained, showing the antiabraslon layer 2, the substrate 1 or plate 9 and the layer inter~mediary of glue 3.
In the case of a mixer for an aluminum smelter, we use cleverly a steel sheet 9. The glue 3 used is an epoxy glue ~ preferably of a single-component or polycomponent type polymerizable at warm. In this case, the assembly and gluing step represented on W 0 93/0625~ PCT/FR92/00865 21l.~

Figure 9 includes a step of heating to an appropriate temperature during the polymerization time of the glue 3.
After assembling ~ e anti-abrasion coating elements 8 on the substrate l in curved sheet metal 9, one can advantageously provide a subsequent step of machining excess glue and surface edges antisbrasion, in order to achieve semi-cylindrical elements pou ~ ant ê ~ re arranged one ~ close to each other edge-to-edge without the appearance of slots or lnterstice ~ between two adjacent elements.
Also, the mechanical strength thus obtained of the whole antlabrasion elements bonded to the sheet 9 is sufficient for the antiabrPsion ~ surface can be subsequently equalized during a subsequent machining step.
During the production of the anti-abrasion coating element 8, the mold 4 used ~ ed can be made of different materials. By example 1 one can use a mold 4 in graphite, previously machined to form the recess 5. A more advantageous solution consists in use a mold 4 comprising sand molding walls of ~ Wave l$é by resins. The recess 5 is then made by dipping a model of ~ n ~ 1 ~ mold 4 before prlse of the resin, and in remove the model after taking the resin, using a technique tradit ~ onnelle in the molding for the casting of metals.
~; However, lor ~ that one utili ~ e such a sand mold 4 foundry bonded by resins, a difficulty may appear ~ be by the fact that the anti-abrasion coating element 8 to form has a ~ urface 2s; very large compared to 60n volume. This is due to the fact that ele ~ ene coating is generally pl ~ t. The problem that can produce is while, during the infil~ration, the combustion of the reslne li-nt the sand from mold 4 produces gassing which t ~ ndent to infiltrate the recess 5 filled with hard particles 'i:: 30 anti-abrasion 6. These gaseous releases can form deposits on the particles, and, if these deposits are in excess, they can harm the wetting of the particles by the binder alloy 7 during infiltration.
This results in a mediocre ~ quallté of mechanical strength of the antlabrasion element 8 thus réallsé. To avoid this difficulty, the amount of resin present ~ in mold 4 is adjusted to be fair sufficient to msintlen foundry sand until infiltration. In In practice, the amount of resin can be chosen to be less than 6% by W 0 93/062~ PCT/FR~2/00865 2ll~6a3 , weight of the mold foundry sand quantity 4.
In the embodiment shown in Figures 1 to 10, a composite part is obtained, represented in FIG. 9, comprising a substrate 1 made of steel sheet 9 of semi-cylindrical shape, with, on the inner surface of the half-cylinder, a layer of polymerized glue adhering to the half-cylinder and, adhering 8 the layer of polymerized adhesive and surmounting it, a paving of plates or covering elements antiabrssion 8 in the shape of a contour cylinder ~ ector generally rectangular, the tiling following the curvature of the inner surface of half-cylinder, the assembly forming a shield plate for a mixer aluminum smelter.
In the modes of real ~ tion shown in Figures 13 to 15, the composite part obtained by the method of the invention comprises a steel substrate 1 having a generally convex shape. On the outer surface of the ~ substrate, there is a cvuche of glue 3 polymerized. Surmounting said layer of glue 3, there is a cap 2 in abrasion-resistant material.
The ~ Figures 11 to 13 relate to the realization of a poin valve needle ~ e ~ u used in hydroelectric plants ~.
~ N such needle is conical in shape and comprises a conical substrate 1 in ~ steel whose conical outer urfsce is covered with a cap ~ canic forming element in anti ~ brasion material. As in fashion of ~ réaIisat ~ on of Figures 1 to 10, the substrate 1 is produced separately , and~the; cap 2. Cap 2 is itself produced by infiltration, as shown schematically ~ ment Figure 11, in a mold 4 co ~ carrying a removable core 40, the mold 4 forming the surface exterior of the cap, the core 40 forming the interior surface of the ~conical colffe. After demolding, the cap 2 is fitted to the substrate 1, as shown in Figure 12, with the interposition of a layer of '; ~ 30 cdlle, and we obtain the needle ~ el that shown in section on lafi ~ ure 13, having the cap 2, the substrate 1 and the layer glue intermediate 3.
The embodiment of Figures 14 e ~ 15 relates to the production of a tooth for an aluminum smelter. We notice, on these figures, the substrate 1, the cap 2 forming a coating element anti-abrasion, and the layer intermédiii ~ ire 3 of glue. The room must advantageously have the shape shown in the figures. This VVO 93/062~5P ~ /FR92/00865 ll 21~ C6~3 part is formed by a process similar to that described in relation ~ With the preceding figures is by performing separately the subs ~ rat 1 and the cap 2, the cap 2 being obtained by infiltration into a mould.
The assembly of the s ~ bstrat and the cap by gluing, in all S embodiments of the invention, allows the intermediate glue 3 to act as a damper between the substrate 1 and the element anti-abrasion 2. The mechanical resistance is considerably increased visible from the anti-abrasion coating thus produced, so that a subsequent reworking of its surface is made possible. The room presents significantly improved BUX shock resistance compared to techniques of re ~ lization by infiltration in molding.
In addition, this technique according to the present invention avoids to heat the substrate 1, so that its appearance is not altered outside. On the other hand, in the known techniques of infiltration in overmolding, the heating of the sub ~ trat 1, when i1 is made of steel, provo ~ ue an alteration of its ~ surface and requires reworking.
It is understood that the production of covering elements partial, as represented in figure 9, makes it possible to carry out these ; Elements by reducing the ~ riEque ~ waste. Indeed, if an element ~ eB ~
defective, it is enough to replace it with another, without having to redo the entire coating.
The present invention is not limited to the modes of reQlisa-tlon which have been explicitly described, but it includes the various variations and generalizations contained in the field of claims below.

~-

Claims

12 1 - Process for producing a composite part with coating anti-abrasion, said part comprising at least one substrate (1) covered a layer of anti-abrasion material (2) based on carbide grains tungsten, process characterized in that it comprises the following steps-your a) providing a steel substrate (1) having a general shape convex and a surface condition suitable for receiving by gluing covering elements (2) made of anti-abrasion material based on grains of tungsten carbonate, b) producing, by infiltration of a binder alloy (7) into a stack of tungsten carbide grains (6), one or more elements (2, 8) coating made of abrasion-resistant material, comprising an internal face concave shaped to fit over the convex surface of the substrate (1), and comprising an external face shaped to constitute the face anti-abrasion of the composite part to be produced, c) gluing together the covering element or elements (8) by anti-abrasion material on the substrate, by applying said elements of coating (8) on the convex surface of the substrate (1) with interposition with an appropriate layer of glue (3).
2 - Process for producing an armor plate for aluminum smelter mixer with an anti-abrasion coating, said plate comprising so much; at least one substrate (1) covered with a layer of material anti-abrasion (2) based on tungsten carbide grains, process characterized in that it comprises the following steps:
a) providing a substrate (1) made of sheet metal bent into a semi-cylinder, the state of which interior surface is suitable for receiving by gluing covering elements (2) made of anti-abrasion material based on grains of tungsten carbonate, b) producing, by infiltration of a binder alloy (7) into a stack of tungsten carbide grains (6), several elements (27 8) of coating in anti-abrasion material, comprising an internal face to fit on the inner surface of the substrate (1), and comprising an external face shaped to form the anti-abrasive face of the composite part to be produced, c) joining together by gluing the covering elements (8) made of anti-abrasion on the substrate, by applying said elements of coating (8) on the inner surface of the substrate (1) with interposi-tion of an appropriate layer of glue (3), making a paving of plates in anti-abrasion material following the curvature of the internal surface re half-cylinder.
3 - Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that :
- the substrate (1) is made of steel, - the glue (3) is an epoxy glue.
4 - Process according to claim 3, characterized in that:
- the epoxy glue (3) is of a monocomponent or polycomponent type heat curable, - the bonding step includes a temperature heating step suitable for the polymerization time of the adhesive (3).
5 - Process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a subsequent step of machining the excess glue and the edges of the abrasion-resistant surface.
5 - Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a subsequent step of machining the abrasion-resistant surface.
7 - Process according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a preliminary step of manufacturing a surface element (8) made of abrasion-resistant material, step in which:
- hollow mold means (4) comprising a recess are prepared interior (5) delimited by molding walls having the shape of the surface element in anti-abrasion material to be produced, - introducing particles of hard material such as carbon carbide tungsten (6) in the inner recess (5) of the mold (4), by vibrating the whole, so that the surface particles come to the maximum bearing against the walls of the mold and are contiguous with each other to others, - a sufficient quantity of an appropriate alloy (7) is prepared under shape adapted to ensure a subsequent distribution of the alloy to the during its subsequent melting phase, the alloy being an alloy of brazing likely to wet the particles of hard material (6) and melt at a temperature below the melting temperature of the particles of hard material (6) and of the mold (4), - the assembly is heated to a temperature higher than the temperature of melting of the alloy (7) and lower than the melting temperature of the particles of hard material (6) and of the mold (4), - this melting temperature is maintained for a sufficient time to ensure the infiltration of the molten alloy (7) into the space (5) filled with particles of hard matter (6), - the anti-abrasion surface element is left to cool and demoulded.
8 - Process according to claim 7, characterized in that the mold means (4) comprise sand molding walls of foundry bound by resins.
9 - Process according to claim 8, characterized in that the quantity of resin present in the mold means (4) is adjusted to be just sufficient to hold the foundry sand until infiltration, limiting gas emissions resulting from combustion resin during the heating and infiltration step.
10 - Process according to claim 9, characterized in that the amount of resin is less than 6% by weight of the amount of sand of foundry.
11 - Composite part with anti-abrasion coating obtained by method according to claim 2, characterized in that it comprises:
- a substrate (1) in curved sheet metal (9) in the shape of a half-cylinder, - on the inner surface of the half-cylinder, a layer of glue (3) polymerized, adhering to the half-cylinder, - adhering to the polymerized layer of glue (3) and surmounting it, a paving of plates (8) in anti-abrasion material based on carbide tungsten, said tiling following the inner surface curvature of half cylinder, - the assembly forming a shielding plate for aluminum smelter mixers.
12 - Composite part with an anti-abrasion surface according to claim tion 11, characterized in that the plates (8) are sectors of generally rectangular cylinder.
13 - Composite part with an anti-abrasion surface obtained by method according to claim 1, characterized in that it comprises:
- a steel substrate (1) having a generally convex shape, - on the convex outer surface of the substrate (1), a layer of glue polymerized (3), - adhering to said layer of polymerized glue (3), a cap (2) made of tungsten carbide abrasion resistant material, the surface of which internal is shaped to fit over the convex outer surface of the substrate (1).
14 - Composite part with an anti-abrasion surface according to claim tion 13, characterized in that said part is a mixer tooth aluminum smelter, 15 - Composite part with an anti-abrasion surface according to claim tion 13, characterized in that said part has a general shape conical constituting a valve needle.