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Patent 2118603 Summary

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Claims and Abstract availability

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  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2118603
(54) English Title: METHOD FOR MAKING A COMPOSITE PART WITH AN ANTIABRASION SURFACE, AND PARTS OBTAINED BY SUCH METHOD
(54) French Title: PROCEDE DE REALISATION D'UNE PIECE COMPOSITE A SURFACE ANTIABRASION, ET PIECES OBTENUES PAR CE PROCEDE
Status: Dead
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C22C 1/10 (2006.01)
  • B02C 13/28 (2006.01)
  • B22C 1/22 (2006.01)
  • C23C 26/02 (2006.01)
  • F16K 1/46 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BRUNET, PIERRE (France)
  • MAYBON, GUY (France)
(73) Owners :
  • TECHNOGENIA, SOCIETE ANONYME (France)
(71) Applicants :
(74) Agent: GOUDREAU GAGE DUBUC
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 1992-09-15
(87) Open to Public Inspection: 1993-04-01
Examination requested: 1994-03-08
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR1992/000865
(87) International Publication Number: WO1993/006255
(85) National Entry: 1994-03-08

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
91/11578 France 1991-09-16

Abstracts

French Abstract

2118603 9306255
Le procédé de réalisation d'une pièce composite à surface
antiabrasion (2) se caractérise par une étape de réalisation d'un
substrat (1) dont la forme et l'état de surface sont appropriés pour
recevoir par collage des éléments de surface en matière
antiabrasion (2), une étape de réalisation d'un ou plusieurs éléments de
surface en matière antiabrasion (2) par infiltration d'un alliage
liant dans un empilement de grains de carbure de tungstène, et par
une étape de solidarisation des éléments de surface en matière
antiabrasion (2) sur le substrat (1) par collage à l'aide d'une
colle époxy (3).

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


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REVENDICATIONS
1 - Procédé de réalisation d'une pièce composite à revêtement
antiabrasion, ladite pièce comportant au moins un substrat (1) recouvert
d'une couche de matière antiabrasion (2) à base de grains de carbure de
tungstène, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivan-
tes
a) prévoir un substrat (1) en acier présentant une forme générale
convexe et un état de surface approprié pour recevoir par collage des
éléments de revêtement (2) en matière antiabrasion à base de grains de
carbure de tungstène,
b) réaliser, par infiltration d'un alliage liant (7) dans un empilement
de grains de carbure de tungstène (6), un ou plusieurs éléments (2, 8)
de revêtement en matière antiabrasion, comportant une face interne
concave conformée pour s'adapter sur la surface convexe du substrat
(1), et comportant une face externe conformée pour constituer la face
antiabrasion de la pièce composite à réaliser,
c) solidariser par collage le ou les éléments de revêtement (8) en
matière antiabrasion sur le substrat, en appliquant lesdits éléments de
revêtement (8) sur la surface convexe du substrat (1) avec interposition
d'une couche appropriée de colle (3).
2 - Procédé de réalisation d'une plaque de blindage pour
malaxeur d'aluminerie à revêtement antiabrasion, ladite plaque compor-
tant; au moins un substrat (1) recouvert d'une couche de matière
antiabrasion (2) à base de grains de carbure de tungstène, procédé
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) prévoir un substrat (1) en tôle cintrée en demi-cylindre, dont l'état
de surface intérieure est approprié pour recevoir par collage des
éléments de revêtement (2) en matière antiabrasion à base de grains de
carbure de tungstène,
b) réaliser, par infiltration d'un alliage liant (7) dans un empilement
de grains de carbure de tungstène (6), plusieurs éléments (27 8) de
revêtement en matière antiabrasion, comportant une face interne confor-
mée pour s'adapter sur la surface intérieure du substrat (1), et
comportant une face externe conformée pour constituer la face antiabra-
sion de la pièce composite à réaliser,
c) solidariser par collage les éléments de revêtement (8) en matière
antiabrasion sur le substrat, en appliquant lesdits éléments de

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revêtement (8) sur la surface intérieure du substrat (1) avec interposi-
tion d'une couche appropriée de colle (3), réalisant un pavage de
plaques en matière antiabrasion suivant la courbure de surface intérieu-
re de demi-cylindre.
3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé
en ce que :
- le substrat (1) est en acier,
- la colle (3) est une colle époxy.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que :
- la colle époxy (3) est d'un type monocomposant ou polycomposant
polymérisable à chaud,
- l'étape de collage comprend une étape de chauffage à température
appropriée pendant la durée de polymérisation de la colle (3).
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce qu'il comprend une étape ultérieure d'usinage des
excès de colle et des bords de la surface antiabrasion.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'il comprend une étape ultérieure d'usinage de la
surface antiabrasion.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de fabrication d'un
élément de surface (8) en matière antiabrasion, étape dans laquelle :
- on prépare des moyens de moule (4) creux comprenant un évidement
intérieur (5) délimité par des parois de moulage ayant la forme de
l'élément de surface en matière antiabrasion à réaliser,
- on introduit des particules de matière dure telle que du carbure de
tungstène (6) dans l'évidement intérieur (5) du moule (4), en vibrant
l'ensemble, de sorte que les particules superficielles viennent au
maximum en appui contre les parois du moule et sont jointives les unes
aux autres,
- on prépare une quantité suffisante d'un alliage approprié (7) sous
forme adaptée pour assurer une répartition ultérieure de l'alliage au
cours de sa phase de fusion ultérieure, l'alliage étant un alliage de
brasage susceptible de mouiller les particules de matière dure (6) et de
fondre à une température inférieure à la température de fusion des
particules de matière dure (6) et du moule (4),
- on chauffe l'ensemble à une température supérieure à la température de

14
fusion de l'alliage (7) et inférieure à la température de fusion des
particules de matière dure (6) et du moule (4),
- on maintient cette température de fusion pendant une durée suffisante
pour assurer l'infiltration de l'alliage (7) en fusion dans l'espace (5)
rempli de particules de matière dure (6),
- on laisse refroidir et on démoule l'élément de surface antiabrasion.
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les
moyens de moule (4) comprennent des parois de moulage en sable de
fonderie lié par des résines.
9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la
quantité de résine présente dans les moyens de moule (4) est ajustée
pour être juste suffisante au maintien du sable de fonderie jusqu'à
infiltration, limitant les dégagements gazeux résultant de la combustion
de la résine pendant l'étape de chauffage et d'infiltration.
10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la
quantité de résine est inférieure à 6 % en poids de la quantité de sable
de fonderie.
11 - Pièce composite à revêtement antiabrasion obtenue par le
procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un substrat (1) en tôle cintrée (9) en forme de demi-cylindre,
- sur la surface intérieure du demi-cylindre, une couche de colle (3)
polymérisée, adhérant au demi-cylindre,
- adhérant à la couche de colle (3) polymérisée et la surmontant, un
pavage de plaques (8) en matière antiabrasion à base de carbure de
tungstène, ledit pavage suivant la courbure de surface intérieure de
demi-cylindre,
- l'ensemble formant une plaque de blindage pour malaxeurs d'aluminerie.
12 - Pièce composite à surface antiabrasion selon la revendica-
tion 11, caractérisée en ce que les plaques (8) sont des secteurs de
cylindre à contour généralement rectangulaire.
13 - Pièce composite à surface antiabrasion obtenue par le
procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un substrat (1) en acier présentant une forme générale convexe,
- sur la surface extérieure convexe du substrat (1), une couche de colle
polymérisée (3),
- adhérant à ladite couche de colle (3) polymérisée, une coiffe (2) en
matériau antiabrasion à base de carbure de tungstène, dont la surface


interne est conformée pour s'adapter sur la surface extérieure convexe
du substrat (1).
14 - Pièce composite à surface antiabrasion selon la revendica-
tion 13, caractérisée en ce que ladite pièce est une dent de malaxeur
d'aluminerie,
15 - Pièce composite à surface antiabrasion selon la revendica-
tion 13, caractérisée en ce que ladite pièce présente une forme générale
cônique constituant un pointeau de vanne.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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~
2118603

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~
- 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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8 6 0 3 ,r~


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

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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

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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

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~ 36~

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

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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

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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

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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

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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.




~ -

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Title Date
Forecasted Issue Date Unavailable
(86) PCT Filing Date 1992-09-15
(87) PCT Publication Date 1993-04-01
(85) National Entry 1994-03-08
Examination Requested 1994-03-08
Dead Application 1996-03-16

Abandonment History

There is no abandonment history.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $0.00 1994-03-08
Maintenance Fee - Application - New Act 2 1994-09-15 $100.00 1994-07-15
Registration of a document - section 124 $0.00 1994-09-23
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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Representative Drawing 1998-07-21 1 6
Drawings 1993-04-01 5 140
Claims 1993-04-01 4 222
Abstract 1993-04-01 1 70
Cover Page 1993-04-01 1 35
Description 1993-04-01 11 694
International Preliminary Examination Report 1994-03-08 15 492
Fees 1994-07-15 1 48