FR2498965A1 - Procede et appareillage pour obtenir des surfaces rugueuses sur un objet metallique, et produits obtenus - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE POUR MODIFIER LA SURFACE D'UN OBJET METALLIQUE, EN REDUISANT DES PROPRIETES DE GLISSEMENT. L'INVENTION A POUR BUT DE FOURNIR DES SURFACES A PROPRIETES ANTIDERAPANTES ELEVEES PAR UN PROCEDE PLUS SIMPLE, MOINS COUTEUX ET PLUS FACILEMENT AUTOMATISABLE. CE PROCEDE CONSISTE A DEPOSER PONCTUELLEMENT DES PETITES MASSES DE MATIERE D'APPORT FORMANT DES SAILLIES A L'AIDE D'UNE TORCHE DE SOUDAGE ELECTRIQUE 9 A ELECTRODE CONSOMMABLE, EN ETEIGNANT L'ARC APRES CHAQUE DEPOT. DE PREFERENCE ON OPERE EN PLACANT LA TORCHE AU-DESSOUS DE L'OBJET 1 A TRAITER, ET ON COUPE L'ARC PAR MARCHE ARRIERE BRUSQUE DU DEVIDOIR 11 DE FIL ELECTRODE. LES PLAQUES SONT UTILISABLES NOTAMMENT COMME PLANCHES OU MARCHES POUR EVITER LES CHUTES.

Description

La présente invention est relative à un procédé d'obtention de surfaces rugueuses sur un objet métallique.

Il est souvent nécessaire, dans l'indus triode disposer de tôles métalliques ayant des propriétés de résistance au glissement élevées, notamment pour constituer des surfaces de circulation offrant une bonne sécurité pour le personnel même en présence de boue ou matières graisseuses, ou pour faciliter la circulation de véhicules sur sols inclinés. Des objets qui peuvent avoir une forme non plane exigent également de bonnes propriétés de résistance au glissement; il s'agit par exemple de pédales ou leviers de commande, ou bien de pièces destinées à assurer un bon freinage ou un bon entrainement d'objets mobiles.Les techniques qui consistent à donner à la surface elle-même une structure non lisse, par formation de saillies ou nervures ou bien d'encoches ou de trous ne donnent pas toujours satisfaction car l'usure tend à réduire l'efficacité des aspérités en leur donnant une forme arrondie.

Il est connu d'obtenir des résultats supé- rieurs en prenant une pièce-support,dont la matière est choisie en fonction notamment de ses propriétés métallurgiques classiques telles que souplesse, élasticité, soudabilité, et en fixant sur cette pièce-support des particules d'une autre matière, de grande dureté et peu susceptible de prendre une forme arrondie à l'usage.

Par exemple ,le brevet FR 1.140.505 décrit un procédé selon lequel on dispose d'abord sur la surface à traiter une couche de matière de soudure, puis on tale sur cette surface une couche de grains de matière dure, et ensuite on chauffe l'ensemble jusqu a une température supérieure au point de fusion de la matière de soudure ,mais insuffisante pour altérer la matière de la surface à traiter ou de5grains,de façon à obtenir une bonne liaison entre la surface elles grains. Si nécessaire, ceux-ci peuvent avoir subi un traitement préalable tel qu'une métallisation pour améliorer leur soudage.La matière de soudure peut être un alliage métallique à bas point de fusion, mais celui-ci peut etre remplacé par un adhésif organique comme des résines époxy, et le soudage par échauffement peut etre remplacé par un procédé approprié de durcissement de l'adhésif.

D'autres techniques ont été proposées dans lesquelles on utilise les méthodes connues pour le dépot de métal d'apport sur une surface métallique au moyen d'un chalumeau de soudage ou d'un arc électrique.

Dans ces méthodes, le métal d'apport est amené par un fil qui est fondu dans le chalumeau ou l'arc et les gouttelettes sont proJetées par un jet gazeux sur la surface à revêtir. Lorsqu'on veut obtenir une surface rugueuse, on commence par recouvrir la surface à traiter avec une couche de grains# de matière dure, maintenue par un liant provisoire, puis on proJette sur celle-ci le métal d'apport, qui soude efficacement les grains sur la surface du support.

Dans un autre procédé, on mélange aux grains de matière dure des particules de métal fusible, qui fondent sous l'effet de l'arc pour constituer le liant.

Tous ces procédés sont délicats à mettre en oeuvre, car un excès de liant conduit à un enrobage des grains de matière dure et une mauvaise efficacité de ceux-ci quand la pièce est neuve, alors qu'un manque de liant provoque le départ prématuré de ces grains.

On a aussi proposé de souder les particules ajoutées sans faire intervenir aucun liant, par le seul effet de la chaleur.

Dans le procédé du brevet US 1.657.446 on fait toucher le support et une baguette de soudure alors qu'on-envoie vers le point de contact la flamme d'une torche à acétylène.

Le métal de la baguette fond et forme des gouttelettes qui restent soudées au support. Ces gouttelettes ont une forme générale à peu près sphérique et donnent donc naissance à des saillies arrondies, mais ce brevet prévoit qu'on peut ensuite modifier leur forme pour leur donner des arêtes aiguës, par exemple par un rabotage d'ensem ble. Ainsi ce procédé procure initialement des saillies arrondies et un traitement ultérieur est nécessaire pour obtenir une surface vraiment antidérapante. Ce procédé est donc au total plus compliqué que ceux qui prévoient l'emploi d'un liant.

Dans le brevet US 3.423.559, on opère d'une façon analogue, sans liant, mais, pour améliorer la rugosité des saillies, on opère avec un arc électrique dans des conditions qui aboutissent normalement à une soudure défectueuse : forte intensité, pas de protection par gaz ou flux.

Par déplacement de la torche, on forme ainsi des cordons allongés qui présentent des soufflures, craquelures, inclusions d'oxydes etc... Il est difficile, avec un tel procédé, d'obtenir des saillies dont la surface soit vraiment dépourvue de formes arrondies et qui en même temps ne présente pas une adhérence et une résistance mécanique douteuses.

Le but de l'invention est de fournir un procédé d'obtention de surfaces antidérapantes à forte rugosité, ce procédé étant cependant peu coûteux et susceptible d'être facilement automatisé.

L'invention. fournit donc un procédé pour l'obtention de surfaces rugueuses sur un support métallique, dans lequel on utilise un dispositif prévu pour le soudage, dans lequel on fond l'extrémité d'une tige formée de matière d'apport et on soude ponctuellement cette partie fondue au support de façon à obtenir des dépôts en saillie localisés sur la surface du support qui présente la particularité que pour obtenir des dépôts de forme acérée, on opère avec une torche à arc électrique du type à électrode consommable et on fait passer la torche d'une condition de fonctionnement de l'arc à une condition d'extinction de l'arc après chaque dépôt localisé et on déplace la torche par rapport à l'objet pour aller de l'emplacement de ce dépôt localisé à celui du dépôt localisé suivant pendant que la torche est dans une condition ne permettant pas le réamorçage de l'arc.

Le procédé de l'invention apparat comme dérivé de celui du brevet US 1.657.446 décrit ci-dessus. Le procédé de ce brevet présente l'inconvénient comme on l'a dit plus haut, de former des gouttelettes sphériques, qui conduisent à des saillies arrondies. La présente invention élimine la formation de gouttelettes arrondies par le fait que lors de ltextinetion de l'arc, on obtient un figeage rapide du métal fondu, qui n'a pas- le temps de prendre une forme arrondie sous l'effet des forces de tension superficielle.

Diverses mesures sont efficaces pour faciliter l'obtention de formes acérées indépendamment de la tension superficielle qui varie d'un matériau à l'autre, et pour obtenir en meme temps des saillies présentant une grande résistance à l'usure et aux- forces tendant à les arracher du support.

En particulier, on a découvert qu'il est avantageux d'opérer en disposant l'électrode de soudage en position inférieure par rapport a la surface du support.

Cette manière de faire va à l'encontre des techniques habituelles de soudage, où l'on opère touJours avec l'électro- de en position supérieure, de façon à empecher le métal fondu de s'écouler. Ici, au contraire, l'effet de la position inverse est que la force de gravité à l'intérieur du métal liquide s'oppose à ce qu'il se forme une gouttelette aplatie sur le support. La faible durée où l'arc est amorcé empêche l'écoulement du métal.

Si on désire que la résistance au déraPage soit la même dans des directions opposées, de préférence, on dispose la surface du support sensiblement horizontale, l'électrode étant au-dessous de celle-ci, et voisine de la verticale.

Si, au contraire, on désire que les propriétés antidérapantes ne soient pas symétriques, on peut disposer la surface du support oblique sur l'horizontale.

On notera que l'angle entre l'électrode et le support intervient aussi dans la forme des saillies.

Selon une autre modalité intéressante de l'invention, on opère sous une atmosphère de gaz protecteur.

On notera qu'cns'écarte ainsi complètement de l'enseignement du brevet US 3.423.559 cité plus haut. On peut obtenir ainsi des saillies régulières, de bel aspect, résistantes et bien soudées au support. En outre , il est possible d'influer sur la forme des saillies en agissant sur l'orientation et le débit du jet de gaz. La présence d'un gaz protecteur s'oppose efficacement à l'apparition de formes arrondies, car il procure un refroidissement plus rapide, d'une part en évacuant de la chaleur, et d'autre part en empêchant des réactions exothermiques d'oxydation.

Selon une modalité particulièrement intéressante de l'invention, les déplacements relatifs de la torche et de l'objet dans le sens perpendiculaire à la surface de l'objet sont obtenus en donnant à l'alimentation de la torche en fil électrode un caractère discontinuset de pré- férence l'alimentation de la torche en fil électrode comporte des mouvements de recul placés entre les mouvements normaux d'avance.

La raison de ces modes opératoires,qui s'écartent évidemment des techniques usuelles de soudage, est la suivante : l'arc s'éteint spontanément si la vitesse d'arrivée du fil électrode est inférieure à la vitesse à laquelle ce fil est fondu. On observe cependant que les saillies obtenues ont une forme plus pointue et des dimensions plus régulières si l'extinction est obtenue par un arrêt brusque de l'alimentation en fil. Cela est particulièrement net s'il y a un recul brusque du fil. On peut supposer que ce recul entrasse une certaine action mécanique orientant le métal au moment où il se solidifie.

Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte un support d'objet à traiter, une torche de soudage électrique à fil électrode de matière d'apport, un support de torche équipé de moyens per mettant d'imprimer à la torche des déplacements finis par rapport à l'objet , un dévidoir de fil électrode avec son moteur, un système de synchronisation et de commande des moyens de déplacement relatif de l'objet et du support de la torche et du moteur du dévidoir, ce système comportant un capteur du courant passant entre la torche et l'objets des moyens pour commander l'alimentation du moteur d'en traitement du support de torche pour un déplacement fini, d'amplitude et sens déterminés selon un programme préétabli seulement quand Je capteur détecte un courant nul entre la torche et la plaque, et des moyens pour commander l'alimentation du dévidoir pendant un temps fixé à l'a vance seulement après la fin du déplacement fini du support de torche.

On observera que la séquence opératoire est la suivante : la torche est amenée en position d'amor çage par l'action des moyens de déplacement de la torche et du moteur de dévidoir, puis l'arc est éteint, et la détection de cette extinction entrain le déclenchement du processus séquentiel de déplacement relatif de la torche et de l'objet, suivi d'un nouvel amorçage d'arc.

On va maintenant décrire plus en détail l'invention àl'aide d'un exemple de réalisation, donné à titre non limitatif, en s'aidant des figures parmi lesquelles :
Fig. 1 est une vue schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Fig. 2 est une vue en coupe très agrandie d'une partie d'un produit obtenu.

La figure 1 est relative à une installation fonctionnant de façon automatique selon le procédé de l'invention pour traiter des plaques métalliques.

Une plaque à traiter 1 est supportée par un chariot 2 à l'aide de crochets 3 qui la soutiennent par ses bords. Le chariot 2 roule sur des rails 4 et est entrainé le long de ceux-ci par un dispositif d'en traînement à chai#nes 5, muni d'un moteur Sa, entre un poste de chargement 6 où les plaques à traiter sont amenées en piles, et un poste de déchargement 7 où les plaques traitées sont à nouveau empilées.

Sous les rails 4 une poutre transversale 8 porte la torche à souder 9, disposée verticalement l'extrémité en haut. Un dispositif d'entraînement à chaine 10 muni d'un moteur lOapermet de déplacer la torche le long de la poutre 8.

La torche 9 est munie d'un dévidoir 11 de fil d'électrode, animé par un moteur réversible, elle comporte une conduite de gaz de protection 12 munie d'une électrovanne 13, et une amenée de courant électrique 14 reliée à une source 15 équipée d'un détecteur de courant 16, relié à un processeur 17. Celui-ci est relié d'une part à une umité de mémoire 18 et d'autre part aux moteurs d'entrat- nement Sa et lOa au moteur du dévidoir 11 et à I'électro-
~ J s vanne 13.

A la réception d'un signal de courant nul en provenance du détecteur de courant 16, le processeur déclenche, selon le programme mis en mémoire, un déplacement soit du moteur Sa soit du moteur 10a. La durée de t > nc- tionnement de ces moteurs peut varier à chaque fois, si on le désire, de façon à éviter la formation d'alignement de saillants suivant les diagonales.

Ensuite, le processeur 17 commande la mise en action du dévidoir 11, pour faire avancer le fil.

Lorsque le détecteur de courant 16 émet un signal correspondant à l'amorçage de l'arc, le processeur 17 émet un signal de marche arrière du dévidoir, Jusqu'à extinction de l'arc. Ce signal est temporisé pour correspondre à une durée d'arc fixée à l'avance. A l'extinction de l'arc, un autre signal, également temporisé, est émis pour arrêter le dévidoir. L'électrovanne 13 est actionnée soit à la fin du programme complet correspondant à une plaque, soit entre les opérations.

Dans une installation pour obtenir des surfaces non planes, par exemple des nez de marche ou bien des cylindres abrasifs, les rails 4 et l'ensemble des moyens pour supporter et entraîner la plaque sont remplacés par des moyens convenables, par exemple des bras pivotants. On notera que le système de commande qu'on vient de décrire permet des fluctuations dans la hauteur de la surface par rapport à la poutre 8.

La figure 2 montre une coupe agrandie du produit obtenu.

La plaque 1 porte des saillies 20 qui se terminent en pointe et sont reliées à la plaque par une large zone 21 où il y a interpénétration de la matière de la plaque et de celle du métal d'apport.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour l'obtention de surfaces rugueuses sur un support métallique dans lequel on utilise un dispositif prévu pour le soudage, dans lequel on fond l'extrémité d'une tige formée de matière d'apport et on soude ponctuellement cette partie fondue au support de façon à obtenir des dépôts en saillie localisés sur la surface du support, caractérisé en ce que, pour obtenir des dépôts de forme acérée, on opère avec une torche à arc électrique du type à électrode consommable, et on fait passer la torche d'une condition de fonctionnement de l'arc à une condition d'extinction de l'arc après chaque dépôt localisé et on déplace la torche par rapport à l'objet pour aller de l'emplacement de ce dépôt localisé à celui du dépôt localisé suivant pendant que la torche est dans une condition ne permettant pas le réamorçage de l'arc.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on opère en disposant l'électrode de soudage en position inférieure par rapport à la surface du support.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour obtenir une surface ayant des propriétés antidérapantes analogues dans des directions opposées, on dispose la surface du support sensiblement horizontale, l'électrode étant au-dessous de celle-ci et voisine de la verticale.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on opère sous une atmosphère de gaz protecteur.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à4, caractérisé en ce que les déplacements relatifs de la torche et de la plaque dans le sens perpendiculaire à la surface de l'objet sont obtenus en donnant à l'alimentation de la torche en fil électrode un ca ractère discontinu.

6. Procédé selon la revendication 5,carac- térisé en ce que l'alimentation de la torche en fil électrode comporte des mouvements de recul placés entre les mouvements normaux d'avance.

7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un support d'objet à traiter,une torche de soudage électrique à fil électrode de matière d'apport, un support de torche équipé de moyens permettant d'imprimer à la torche des déplacements finis, par rapport à la plaque, un dévidoir de fil électrode avec son moteur, un système de synchronisation et de commande des moyens de déplacement relatif de l'objet et du support de la torche et du moteur du dévidoir, ce système comportant un capteur du courant passant entre la torche et Za plaque, des moyens pour commander l'alimentation du moteur d'entrainement du support de torche pour un déplacement fini,d'amplitude et sens déterminés selon un programme pré-établi seulement quand le capteur détecte un courant nul entre la torche et la plaque, et des moyens pour commander l'alimentation du dévidoir pendant un temps fixé à l'avance seulement après la fin du déplacement fini du support de torche.

8. Produit obtenu selon le procédé de l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des saillies réunies au support par soudage sans matière autre que celle de la saillie et se terminant en pointe en s'écartant de la surface du support.