LU83764A1 - Procede de fabrication de produits en metal,uniformes et/ou composites - Google Patents

Description

Procédé de fabrication de produits en métal,_ uniformes et/ou. composites

La présente invention concerne un procédé de fabrication de produits , en métal, notamment en aciers et alliages, présentant une très 5 grande homogénéité interne dans le cas de produits uniformes et une tout aussi grande homogénéité au sein des différentes couches, dans le cas de produits composites.

Il est bien connu de mettre en forme, par centrifugation, certaines 10 nuances d'acier et de fonte destinées p.ex. à la fabrication de cylindres de laminoir; ces cylindres de laminoir peuvent également être constitués de couches de métaux différents, un métal dur se trouvant à l'extérieur des cylindres, alors qu'un acier doux en constitue la partie intérieure.

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Il est également connu que les métaux coulés et solidifiés dans le 1 cadre d'un procédé de centrifugation, présentent un degré élevé en homogénéité, tant .du point de vue chimique que du point de vue de la structure.

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En plus le volume assez restreint de produits composites fabriqués et offerts, démontre les difficultés qu'il faut surmonter pour aboutir à des objets de qualité valable, surtout au point de vue de la netteté de la zone d'attouchement des métaux de composition diffé-25 rente. Par conséquent il est rare de rencontrer dans les gammes des produits offerts sur le marché, à part des fabrications en vue de besoins exceptionnels, des objets en métal, composites et comprenant plusieurs couches de métal, présentant des compositions différentes les unes par rapport aux autres.

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Le but de l’invention consistait à proposer un procédé de fabrication qui permet d’aboutir aux produits précités, sans avoir recours aux méthodes de fabrication existantes et onéreuses et dont le succès est douteux, telles que le plaquage par soudage à explosion 5 ou la coulée intermittente à solidification plus ou moins contrôlée.

Ce but est atteint par le procédé suivant l’invention qui prévoit que l'on projette du métal liquide sur les parois intérieures d'un 10 moule refroidi ou non, lequel moule est mis en rotation et qui est caractérisé en ce que l'on forme par centrifugation une chemise cylindrique creuse, laquelle chemise peut comporter une à plusieurs , couches de métal de composition différente l’une par rapport à l'autre, que l'on dégage la chemise solidifiée, que l'on l'aplatit 15 resp. qu'on la découpe et que l'on soumet le resp. les tronçons obtenus à des opérations de pressage, de forgeage, de dressage, d'étirage et/ou de laminage.

L'idée qui est à la base de la présente invention peut, s'énoncer 20 comme suit: D'une part la solidification en centrifugation fournit d'excellents résultats quant au degré d'homogénéité de produits métalliques uniformes, d'autre part il est possible de fabriquer certains objets métalliques composites en mettant en oeuvre ledit procédé de solidification en centrifugation. Il devrait par consé-25 quent être possible de trouver le moyen de recruter la technique de ‘ la centrifugation et les avantages qu'elle apporte et d'intégrer cette technique dans un procédé de fabrication de toute une gamme d'objets dont la production par centrifugation semble à priori exclue, d'objets difficilement accessibles du point de vue de la 30 qualité, respectivement d'objets entièrement nouveaux et dont la fabrication suivant les méthodes classiques ne serait possible qu'à des frais très élevés.

Suivant une première forme d'exécution, on aplatit la chemise telle 35 quelle et on soude les faces intérieures par des opérations appropriées, telles que le pressage, le laminage ou le forgeage. Une autre forme d'exécution prévoit que l'on découpe la chemise cylindrique dans le sens de l'axe du cylindre et on fait suivre à la dé- - 3 - r coupe une opération d'aplatissement par pressage, forgeage et/ou par laminage. La tôle ainsi obtenue présente le degré en homogénéité chimique et métallographique propre aux produits obtenus par centrifugation, c.à d. qu'elle est de qualité nettement supérieure à celle 5 des tôles fabriquées suivant les méthodes classiques.

Une autre forme d'exécution prévoit que l’on découpe la chemise cylindrique dans le sens de l'axe du cylindre, de manière à obtenir une multitude de segments destinés à subir des opérations de 10 dressage et/ou de laminage resp. d'étirage. Cette forme d'exécution du procédé suivant l'invention fournit donc notamment des demi-produits, en Vue de la fabrication de produits longs, uniformes ou composites, comme des poutrelles destinées à des applications particulières ou des fils machine de qualité exceptionnelle. Evidem-15 ment dans un produit composite, c'est surtout lors des opérations de formage qui succèdent au découpage de la chemise cylindrique, qu'apparaissent les avantages imputables à la netteté de la zone de transition entre deux couches de métal.

20 On peut, suivant une autre forme d'exécution du procédé selon l'invention, orientée spécifiquement vers la fabrication de produits très longs, opérer un découpage unique de la chemise cylindrique, selon une ligne hélicoïdale tournant autour de l'axe du cylindre.

25 Grâce à l'invention, il est possible de prévoir non seulement la - fabrication d'acier de composition uniforme, mais il permet surtout la fabrication d'acier de composition différente en projetant, p.ex. en premier lieu un acier inoxydable contre les parois de la lingo-tière suivi d'un acier de composition normale, lui-même suivi une 30 deuxième fois d'un nouvel acier inoxydable, de manière à obtenir un demi-produit destiné à la fabrication de tôles composites à surface inoxydable à prix élevé, alors que le coeur est constitué d'un acier normal bon marché. Il est évident que le procédé permet également la fabrication d'acier, dont une seule face est en acier inoxydable, le 35 restant étant constitué d'acier ordinaire.

L'invention permet également de contourner des problèmes qui se posent lors des opértions de formage pratiquées sur des produits - 4 - composites. Ainsi, il est connu que le formage de produits composites tels que de produits en acier à carbone/acier inoxydable est problématique à cause de la diffusion du carbone vers l'acier inoxydable. En effet une carburation de l'acier inoxydable doit être 5 évitée, étant donné qu'elle conduit à une détérioration sérieuse de la qualité de cet acier. Suivant l'invention il est relativement aisé d'empêcher cette diffusion, en intercalant entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable une couche d'acier capable d'absorber ou de neutraliser le carbone qui tend à diffuser vers l'acier inoxy-10 dable, p.ex. une couche d'acier à très bas carbone c.à.d. une couche d'acier doux, qui agit comme un tampon,ou un acier qui contient des éléments d'alliage comme le titane, susceptibles 6'absorber le carbone. Il est à prévoir que l'homme de l'art ayant à sa disposition uniquement les moyens de fabrication classiques d'objets 15 composites en métal, ne considérera pas cet expédient comme évident, étant donné que suivant l'état de la technique, la fabrication d'un objet composite comportant (n+1) couches au lieu de (n) couches seulement, exige des efforts technologiques supplémentaires dont le prix est souvent prohibitif.

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La centrifugation proprement dite peut être effectuée de manière continue ou discontinue, en mettant en oeuvre soit des moyens mécaniques classiques, soit des moyens électriques où des inducteurs puissants impriment au métal déversé ou projeté contre les parois du 25 moule un mouvement de rotation tel qu'il s'y fige en couches superposées d'une grande homogénéité.

Il est également possible de donner au moule une configuration telle qu'il puisse constituer la base de départ de formes plps complexes, 30 en y préfigurant les formes du produit final, comme p.ex. les poutrelles, auxquelles le produit coulé est destiné.

D'autres possibilités et caractéristiques du procédé suivant l'invention ressortiront de la description des dessins schématisés où la 35 fig.l montre une chemise cylindrique uniforme et illustre deux possibilités de découpage en vue du formage ultérieur d'une tôle, tandis que la fig.2 représente une chemise uniforme destinée à subir un autre mode de découpage en vue de l'obtention de fil-machine; la fig.3 montre une chemise composite destinée à être découpée pour Ί - 5 - obtenir d'autres produits longs et la fig.4 représente le schéma d'une chemise fabriquée en vue d'obtenir un produit dont le coeur est constitué d'acier au carbone et dont les surfaces en acier inoxydable sont protégées contre des infiltrations de carbone par des 5 couches anti-diffusion.

Comme le montre la fig.l, on peut prévoir en vue de la fabrication d'une tôle, soit un découpage (1), soit plusieurs découpages, p.ex. deux (2) qui résulteront en deux demi-chemises (X,Y), prêtes à être 10 laminnées. On peut également prévoir une superposition des demi-chemises (X,Y) qui comportent une couche extérieure (11) p-ex. en acier allié et une couche intérieure (12) p.ex. en acier ordinaire et un soudage subséquent des deux demi-chemises de manière à aboutir à des séquences de couches (11,12,12,11), (11,12,11,12), (12,11,12, 15 11) ou encore ( 12,11,11,12), suivant les besoins. Pour cela il suf fit de prévoir un traitement approprié des surfaces destinées à être assemblées par soudage, par pressage ou encore par forgeage.

En fig.2 on distingue une chemise qui subira un découpage suivant 20 une ligne hélicoïdale tournant autour de l'axe (A). La bandelette représentée est uniforme, mais rien ne s'oppose a la fabrication d'une bandelette composite qui donnera au terme d'opérations de dressage, d'étirage et/ou de laminage un fil composite, très difficile à obtenir suivant des méthodes classiques.

25 . La chemise composite représentée en fig.3 sera découpée en segments ; (10) suivant le sens de l'axe du cylindre, ce qui fournira des demi- produits en vue de la fabrication d'objets inédits comme p.ex. de poutrelles dont l'âme est en acier au carbone et dont les ailes sont 30 en acier inoxydable.

La fig.4 montre une chemise composite où l'on distingue le coeur (C) en acier à carbone, les couches en acier inoxydable intérieure (II) et extérieure (12) ainsi que les couches anti-diffusion du carbone 35 (Fl, F2) Intercalées et qui sont en acier doux à très basse teneur en carbone, contenant au besoin des additions telles que le titane, susceptible de lier le carbone diffusant lors des opérations de chauffage au cours du laminage ou bien au cours d'un recuit.

Claims (6)

1. Procédé de fabrication de produits en métal, notamment en aciers et alliages, présentant une très grande homogénéité interne dans le 5 cas de produits uniformes et une tout aussi grande homogénéité au sein des différentes couches, dans le cas de produits composites, lequel procédé prévoit que l'on projette du métal liquide sur les parois intérieures d'un moule refroidi ou non et que l'on mette le moule en rotation et qui est caractérisé en ce que l'on forme par 10 centrifugation une chemise cylindrique creuse, laquelle chemise peut comporter une à plusieurs couches de métal de composition différente l'une par rapport à l'autre, que l'on dégage la chemise solidifiée, . que l'on la découpe et que l’on soumet le resp. les tronçons obtenus à des opérations de pressage, de forgeage, de dressage, d'étirage 15 et/ou de laminage.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu’en vue d'aboutir à une tôle uniforme ou composite on aplatit la chemise et que l'on soude les surfaces intérieures par des opérations appro- 20 priées, telles que le pressage, le forgeage ou le laminage.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue d'aboutir à une tôle uniforme ou composite, on opère au moins un découpage dans le sens de l'axe du cylindre et que l’on fait suivre 25 une opération de laminage.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu’en vue d’aboutir à une tôle composite, on opère deux découpages dans le sens de l’axe du cylindre, que l'on superpose les tronçons obtenus 30 suivant la séquence désirée des couches et que l'on assemble les tronçons par des moyens connus appropriés.

5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue d'aboutir à un produit long uniforme ou composite, on découpe la 35 chemise en segments longitudinaux, suivant l’axe du cylindre. - 2 -

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue d'aboutir à un produit long uniforme ou composite, on découpe la chemise en une bandelette suivant une ligne hélicoïdale qui tourne autour de l'axe du cylindre. 5 i t