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PBDOEDE ET APPAREIL POUR LA BUS! ON ET LE DEPOT DE MATIERES RJLVERU1ElqTES...
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour fondre et déposer des matières pulvérulentes dures sur un métal de base ou de support relativement moins dur ,par exemple l'acier ou le fer'
On a déjà proposé un procédé et un appareil pour projeter par pulvérisation une composition pulvérulente de métaux durs, par exemple un mé- lange de carbure de tungstène et de cobalt chauffé à haute température, sur un support d'acier: la matière pulvérulente estchauffée par radiation d'un radia- teur en carbone* Mais pour-certaines applications, il est nécessaire de fabri- quer en très peu de temps un article revêtu! la chaleur rayonnée par le radia.. teur est alors insuffisante pour fournir les résultats recherchés.
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A cet effet, suivant l'invention, pour obtenir la chaleur néces- saire pour fondre et déposer rapidement une composition métallique dure, on fait appel à un chalumeau produisant un jet de gaz long et étroit, suf fisamment surchauffé pour fondre une composition métallique dure telle que du carbure de tungstène et du cobalt, en très peut de temps.
Au dessin annexé, donne à titre d'exemple, la figure unique repré- sente, partie en élévation et partie en coupe un appareil perfectionné conforme à l'invention* L'appareil est installé sur un chassie ou bâti métallique 1; un chalumeau à arc à gaz 2 est monté au voisinage de la base du chassis 1.
Le chalumeeau comprend généralement trois électrodes réglables, de tungs- tène, dont deux, désignées par 3 et 4, sont représentées au dessin* Les électrodes sont reliées par un câble 5 à une source de courant alternatif Un. tube 6 à section très faible ou capillaire est disposé axia- lement par rapport aux électrodes du chalumeau; un tel tube peut recevoir par exemple un diamètre extérieur de 3 mm et un diamètre intérieur de 0,5 mm. Le tube 6 est légèrement élargi dans la région 7 et est monté a- vec les électrodes dans un co-ffret 8 isolant au point de vue électrique.
Un écran d'amiante 9 est placé sur le caffert 8 au voisinage de son ex- trémité inférieure et est fixé sur lui par une masse 10 de ciment réfrac- taire. Un conduit ou tube allongé 11, similaire au tube 6 et en prolon- gement de celui-ci, est relié à l'extrémité supérieure de l'élargissement
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Le jet du courant de gaz sortant de l'ajutage du chalumeau 2 com- ppend deux courants élémentaires distincts !la jet ou courant intérieur sort du tuba 6 et est constitué par un courant de gaz 12 étroit et à gran- de vitesse qui traverse l'arc; ce courant comporte du gaz surchauffé qui transmet l'énergie nécessaire de l'arc à la surface vernie ou fondue.
Dans le présent appareil, le jet ou courant de gaz étroit entraîne les particules de matières pulvérulentes qui doivent être fondues ou vernies sur une pièce métallique de base.
Pour obtenir le jetde gaz 12 étroit et à grande vitesse, un
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tuyau 13 et relié àr rob et 1 a u tuyau 15 d'amenée de gaz; le tuyau 13 est relié au tube 11 à l'extrémité supérieure de ce dernier* Un niveau de mercure 16 indique la pression de ce gaz dans le tuyau 13.
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Le second jet de gaz sortant de l'ajutage du chalumeau est un courant 17 à faible vitesse qui enveloppe entièrement le jet 12 à grande vitesse et la pièce devant être vernie par dépôt. Le but du courant à faible vitesse est de constituer une atmosphère protectrice pour les électrodes du chalumeau, le jet de gaz central à grande vitesse et la surface devant être vernie. Le gaz pour le courant ou jet 17 à faible vitesse est fourni par un tuyau 18 qui est relié à 'une extrémité au tuyau 15 d'amenée de gaz, par un robinet 19. L'autre extrémité du tuyau 18 est reliée à l'intérieur de l'ajutage du chalumeau de telle façon que le gaz à faible vitesse remplisse complètement l'espace à l'intérieur de l'a- jutage du chalumeau et autour des électrodes.
Un récipient 20, destiné à contenir les matières pulvérulentes devant être déposées et fondues ou vernies sur un métal de base ou d'e support, est monté sur le chassis 1 et à l'extrémité supérieure du tube 11; la construc- tion du récipient 20 est similaire à celle d'un graisseur à huile ordinaire à niveau visible. Une vis 21 montée dans l'extrémité supérieure du récipient, com- mande la valve d'alimentation usuelle ou le pointeau dans le récipient, et règle ainsi l'arrivée des mati,ères pulvérulentes vers les tubes 11 et 6* Le disposi- tif de réglage d'amenée des matières peut être réalisé sous toute autre tonne à condition d'assurer un réglage précis de la quantité de matière pulvérulente fournie aux tubes 11 et 6.
Un vibrateur 22 à commande électrique est placé sur le châssis 1 et est relié à l'extrémité supérieure du tube 11 pour faire vibrer ce dernier et empêcher la matière pulvérulente d'adhérer aux parois du tube et d'yn former une masse.
Un tuyau 23 relie le récipient 20 à un second niveau à mercure c 24 qui indique la pression de gaz existant au-dessus de la matière pulvérulente dans le récipient 20. Le tuyau 23 est relié au tuyau 13 par un robinet 25 grâce auquel une pression désirée de gaz peut être maintenue au-dessus de la matière pulvérulente dans le récipient 20.
Un tuyau 26 à extrémité ouverte , dans lequel est monté un robinet 27, est relié au tuyau 23. Avant les opérations de mise en marche, il est parfois désirable et avantageux de vider par soufflage le récipient 20 et le tuyau de gaz 23. Cela peut être réalisé en ouvrant les robinets 27 et 85 pen- dant un temps très court.
En cours de fonctionnement, le récipient 20 est rempli de ma- tière pulvérulente, par exemple un mélange comprenant environ 87 parties de car-
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bure de tungstène et 13 partiesde cobalt* Un bloc 28 en acier ou autre matière devant être revêtu de la matière contenue dans le récipient 20, est placé sur des briques réfractaires 29 installées à la partie inférieure du châssis 1, et le chalumeau 2 à arc au gaz est placé à une distance appropriée au-dessus du bloc d'acier 28.
Les électrodes du chalumeau sont alors réglées de façon que leurs pointes s'approchent l'une de l'autre à distance d'arc. Le vibrateur 22 est mis en mouvement et les robinets 14 et 19 sont ouverts pour fournir du gaz hydrogène au chalumeau, Un arc jaillit alors entre les électrodes du chalumeau. La vis 21 est réglée pour déterminer et assurer une alimentation appropriée désirée de matière pulvérulente et le robinet 25 est réglé de façon à fournir une pression désiréa de gaz au-dessus de la matière pulvérulente dans la récipient 20.
Le chalumeau fonctionne pour fournir et produire un jet étroit à grande vitesse de gaz surchauffé enveloppé par un courant protecteur à faible vitesse qui viennent tout deux frapper la pièce de matière dosant être revêtue*
Le gaz sortant du tuba 6 est chassé à grande vitesse antre les électrodes du chalumeau* La pression de gaz an avant du tube 6 peut varier entre 0,03 et 4,5 kg/cm2 ,an fonction des dimensions du jet et de l'intensité du cou- rant dans l'arc, et elle détermine une vitesse suffisante pour chasser les gaz surchauffés sous forme d'un. jet étroit, long et intense*
La matière pulvérulente amenée par le tuyau 11 et sortant du tube 6 n'est pas fondue avant d'atteindre le bloc d'acier 25,
mais est déposée à l'é- -tat pulvérulent et est ensuite fondue sur ce dernier; la durée nécessaire pour la fusion de la matière pulvérulente n'est que de quelques secondes. La matière pulvérulente peut être déposée sur le bloc d'acier 28 soit sous forme d'une cou- che mince unique, soit sous forme de plusieurs couches consécutives. La dernière disposition présente l'avantage d'assurer l'obtention d'un produit plus ou moins complètement dépourvue de trous de gaz.
Le dépôt obtenu par le nouveau procédé possède une ductilité très élevée; il ne détériore pas la base d'acier 28 par éraflure ou autrement et il n'est pas fondu ou craquelé lorsqu'il est traité à chaud ou lorsqu'il est trempé dans des conditians difficiles ou sévères. Le dépôt fondu peut être forgé et son homogénéité est ainsi sensiblement améliorée* Le forgeage. en outra pour effet de supprimer à peu près tous les vides qui peuvent exister dans la matière déposée*
On a forgé une couche de matière fondue comprenant initialement
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environ 13% de cobalt et 87% de carbure de tungstène, à une température com- prise entre 950 et 1000 C.
A cette température et à d'autres températures plus élevées, la matière déposée était relativement plastique et l'épaisseur primitive de la couche était réduite dans une grande mesure par l'opération de forgeage- Après forgeage, la couche fondue et la structure d'acier de sup- port étaient trempées, étant encore à une température d'environ 800 C, dans de l'eau froide courante* L'opération de trempe était destinée à imprimer une dureté suffisante à la pièce de base 28 à grande teneur en carbone sur laquel- le les matières pulvérulentes étaient déposées et fondues.
La couche de matière fondue et rapportée n'était pas craquelée ni au cours du forgeage ni pendant la trempe suivante*
Bien que l'invention ait été décrite dans son application à l'emploi d'une composition pulvérulente déterminée, elle n'est pas limitée à un tel exemple et peut être ainsi appliquée au vernissage et à la fusion avec apport ou dépôt d'autres compositions pulvérulentes. Tout changement de compo- sition imprime évidemment des propriétés différentes à la matière déposée! par exemple, avec des pourcentages plus élevés de carbures réfractaires, les dé- pots sont beaucoup plus durs et moins ductiles.
Bien qu'il soit avantageux d'amener la matière pulvérulente par un tube 6 étroit ou capillaire, cela n'est pas absolument indispensable; si on le désire, la matière pulvérulante peut être placée sur la matière à revê- tir et le chalumeau est alors dirigé sur la matière pulvérulente pour la fon- dre avec apport sur le métal de base.
Le chalumeau à arc au gaz qui est représenté au dessin et em- ployé de préférence, peut être remplacé par d'autres chalumeaux pourvu qu'ils fournissent une atmosphère réductrice et créent les températures élevées né- cessaires au travail envisagé.
Le chalumeau utilise de préférence du gaz hydrogène avec des électrodes en tungstène, mais le nouveau procédé peut aussi être réalisé avec des électrodes en carbone et avec divers mélanges gazzeux qui sont réducteurs et non-décarburants, par exemple l'hydrogène avec la propane, l'oxyde de car- bone, l'hydrogène avec l'azote, et marne avec de l'azote à peu près pur. Les gaz monoatomiques tels que l'argon et l'hélium peuvent aussi être employés dans le nouveau procédé * Si on emploie un gaz tel que l'hydrogène susceptible d' être dissocié à l'état atomique, il peut se former une flamme atomique dans laquelle la chaleur estproduite par la recombinaison des atomes pour former des modécules.
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Le dépôt et le vernissage des matières pulvérulentes sur la pièce métallique de base 28 peuvent être réalisés demanière continue ou inter- mittente. Si la surface à revêtir est grande, il convient de la vernir avec dé- pôt de manière continue* Mais pour vernir de petites pièces de métal telles que les arêtes ou bords d'outils de coupe, il est préférable, pour assurer la pré- cision et l'économie de l'opération, de déposer le métal par intermittence sur le bord ou l'arête de l'outil* La pièce métallique 28 peut être déplacée hori- zontalement sous le chalomeau de gaz pour assurer que toutes les parties de la surface du métal soient revêtues* La pièce métallique de base ou support peut aussi être réglée an direction verticale.
Il est parfois désirable de préchauffer la pièce métallique de base ou de support; dans ce cas, on relie une phase de la ligle triphasée in- diquée en 5 au métal 28 et les deux autres phases aux électrodes 3 et 4. Ces connexions sont maintenues pendant quelques instants seulement, après quoi la ligne triphasée est reliée aux trois électrodes du chalumeau, comme représenté.
Au cours de l'opération de préchauffage, la matière à fondre et à déposer est amenée par le tube 6 de la même façon que dans les conditions opératives ordi- naires.
On a employé l'expression "vèrnir" pour désigner le revêtement de la surface du métal de base par une couche relativement mince d'une autre matière formant une surface lisse et parfois brillante; cette couche mince n'est pas transparente, car elle est constituée par une matière opaque.
Dans certaines conditions, lorsque la matière pulvérulente est déposée par intermittence, elle est d'abord fondue. Elle se sépare ensuite en formant une tache ou goutte large sur la surface du métal de base et se répand sur ce dernier comme do l'huile chaude à la surface d'un bloc de glace. L'ap- plication de la chaleur est alors arrêtée, la matière de la couche supérieure conserve sa composition propre, et la zone de fusion entre la couche déposée et le métal de base est limitée à une infime fraction de millimètre.
Les dispositions et les applications Indiquées ci-dessus à ti- tre d'exemplesne limitent aucunement la portée du présent brevet*