DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne le traitement de surface antiabrasion par laser d'une
pièce mécanique. Plus particulièrement, la présente invention concerne le traitement
de surface d'une pièce mécanique frittée obtenue par métallurgie des poudres par dépôt
laser d'un revêtement en cermet, le cermet étant un matériau composite formé de produits
céramiques enrobés dans un liant métallique. La présente invention concerne aussi
un procédé de fabrication d'une telle pièce mécanique.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
[0002] Les revêtements composés de carbures de tungstène sphériques dans une matrice nickel-chrome
et déposés par laser sur des fontes ou de l'acier traditionnel et donc, non fritté,
existent déjà dans l'art antérieur. Un exemple de ce type de revêtement est décrit
à titre d'exemple dans la demande de brevet canadienne no 2,126,517. Le dépôt laser
est une technique de revêtement qui permet de déposer des couches épaisses de matériau
très dur à la surface d'une pièce métallique. Un laser CO
2 continu délivre un faisceau infrarouge dont l'énergie est utilisée pour fondre superficiellement
le métal de base à revêtir ainsi que le métal d'apport amené sous forme de poudre
fine. Une buse coaxiale traversée en son centre par un faisceau laser permet l'arrivée
et l'injection des poudres formant le revêtement, ce dernier ressemblant à un cordon
de soudure. À ce jour, ce type de dépôt laser n'a été utilisé que pour revêtir des
pièces métalliques traditionnelles non frittées, utilisées plus particulièrement dans
des conditions très abrasives.
[0003] Il est bien connu dans l'art antérieur que les pièces mécaniques fabriquées par métallurgie
des poudres ne possèdent pas les caractéristiques physiques pour travailler en tension,
en abrasion ou en frottement et ceci est dû à la présence d'un grand nombre de pores
en surface de ces pièces frittées, diminuant ainsi la periode d'initiation des fissures
comparativement a une pièce forgée ou usinée. Ainsi, la porosité en surface des pièces
fabriquées par métallurgie des poudres empêche la production de pièces mécaniques
devant résister au choc et/ou à l'usure abrasive à cause de la briéveté de la période
d'initiation des fissures.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION
[0004] Un objectif de la présente invention est de proposer une pièce mécanique frittée
obtenue par métallurgie des poudres et présentant une très grande résistance au choc,
à l'abrasion et au frottement, ainsi qu'une très bonne résistance mécanique du corps
de la pièce.
[0005] Plus particulièrement, la présente invention vise une pièce mécanique à surface antiabrasion
caractérisée en ce qu'elle comprend:
un corps métallique fritté obtenu par métallurgie des poudres; et
un revêtement en cermet recouvrant le corps métallique et ayant une surface externe
constituant la surface antiabrasion, la pièce mécanique étant caractérisée en ce que:
ledit revêtement est obtenu par dépôt laser en injectant de manière coaxiale dans
un faisceau laser un flux d'un mélange de poudres métalliques et de poudres céramiques
contenant des carbures de forme sphéroïdale, ledit mélange étant destiné à former
ledit revêtement, lequel est caractérisé en ce qu'il est exempt de porosité, est métallurgiquement
lié au corps métallique, a une épaisseur de 10 µ-mètres à 1 mm et comprend des carbures
de forme sphéroïdale dans une matrice métallique.
[0006] L'homme de l'art comprendra que par "métallurgiquement liée au corps métallique",
signifie que le revêtement est fusionné à la surface de la piéce frittée, la microstructure
à la base du revêtement étant intimement unie à la microstructure du corps de la pièce.
[0007] La piece mecanique peut comprendre toute pièce traditionnellement utilisée dans des
conditions très abrasives ou de tension élevée, par exemple, les pastilles d'écorceusa
montées sur les bras d'écorceuse.
[0008] La présente invention vise aussi un procédé pour fabriquer la pièce mécanique décrite
ci-dessus. Plus particulièrement, le procède est caractérisé en ce qu'il comprend
les étapes suivantes:
a) prévoir une pièce mécanique frittée obtenue par métallurgie des poudres; et
b) déposer par un procédé laser un revêtement en cermet sur une surface externe de
ladite pièce mécanique.
[0009] Le procédé laser de dépôt comprend, de préférence, les étapes suivantes:
- diriger un faisceau laser sur la surface externe de la pièce, le faisceau laser dégageant
une certaine température et fusionnant une certaine épaisseur de ladite surface externe;
- injecter dans le faisceau laser un flux constant d'un mélange de poudres céramiques
et de poudres métalliques destinées à former le revêtement cermet, les poudres céramiques
ayant une température de fusion plus élevée que la température du faisceau laser et
les poudres métalliques ayant une température de fusion moins élevée que la température
du faisceau laser, de sorte que le laser fusionne les poudres métalliques du mélange
de poudres qui se dépose sur la surface externe de la pièce; et
- déplacer le faisceau laser relativement à la pièce mécanique pour ainsi balayer la
surface externe et former le revêtement de cermet.
[0010] Le mélange de poudres peut être injecté dans le faisceau laser au moyen d'une buse
coaxiale traversée en son centre par le faisceau laser, la buse permettant l'arrivée
du mélange de poudres et son injection dans le faisceau laser.
[0011] Le faisceau laser est, de préférence, fixe et la pièce mécanique est installée sur
une table mobile pouvant être déplacée relativement audit faisceau laser.
[0012] Ce revêtement selon la présente invention étant déposé par laser permet de fondre
en surface la pièce frittée à revêtir sous l'effet du faisceau laser. La surface de
la pièce frittée à recouvrir est donc fusionnée sur une épaisseur pouvant aller de
10
µm à 1 mm, ce qui permet la fermeture des pores en surface, typique aux pièces frittées
et, par conséquent, l'accroissement de sa résistance au choc. De plus, la faible surface
couverte à un instant donné par le laser permet l'auto-trempage de la zone exposée,
suite au déplacement du faisceau, par effet de puits de chaleur du volume métallique
environnant. Le revêtement obtenu selon la présente invention présente aussi une très
faible porosité à cause de la fusion complète des poudres métalliques par le laser.
[0013] D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront
de la description suivante d'un mode de réalisation préféré, faite en relation avec
les figures jointes.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0014]
La figure 1 est une vue cn perspective d'un bras d'écorçage sur lequel est montée
une pastille d'écorçage frittée ayant un revêtement antiabrasion selon un mode de
réalisation préféré de la présente invention;
la figure 2 représente schématiquement en coupe transversale une portion de la surface
de travail de la pastille d'écorçage de la figure 1 ;
la figure 3 représente schématiquement et en partie un dispositif de rechargement
au laser pour la mise en oeuvre de la présente invention;
la figure 4 est une photographie au microscope électronique à balayage (MEB) montrant
la microstructure du joint formé entre un revêtement obtenu par projection plasma
sur un métal de base; et
la figure 5 est une photographie au microscope électronique à balayage (MEB) montrant
la microstructure de l'interface entre un revêtement obtenu par dépôt laser et la
surface d'une pièce produite par métallurgie des poudres et faisant l'objet de la
présente invention.
DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ DE L'INVENTION
[0015] La figure 1 montre un bras d'écorçage (2) pour écorceuse à anneau tournant, sur lequel
bras est montée une pastille d'écorçage (4) fabriquée selon la présente invention.
Ce bras (2) comprend une première extrémité (6) adaptée pour être fixée à l'anneau
tournant de l'écorceuse. Le bras (2) comprend une deuxième extrémité (8) constituant
la surface de travail du bras (2) qui sert à enlever l'écorce d'un arbre à mesure
que celui-ci se déplace longitudinalement à l'intérieur de l'anneau. La pastille (4)
est fixée de façon opérationnelle à cette deuxième extrémité. Cette deuxième extrémité
(8) est la partie du bras qui est utilisée pour écorcer les arbres et doit pouvoir
résister à des conditions très abrasives. Une pastille d'écorçage selon la présente
invention peut donc avantageusement être utilisée, celle-ci présentant un revêtement
en cermet très dur pouvant résister à de telles conditions de travail. Il faut bien
comprendre que, bien que le mode de réalisation préféré illustré ici représente une
pastille d'écorceuse, celui-ci n'est qu'un exemple de pièce mécanique selon la présente
invention parmi de nombreux autres. En effet, toute pièce mécanique traditionnellement
utilisée dans des conditions très abrasives ou de tension élevée peut être fabriquées
selon la présente invention. Les pièces mécaniques suivantes sont d'autres exemples
de pièces pouvant être fabriquées selon la présente invention:
- dans l'industrie minière: les broyeurs, boulets, concasseurs, convoyeurs, etc.;
- dans l'industrie céramique et connexe: les racleurs, couteaux, moules, vis de convoyeurs,
sièges de vannes, etc.;
- dans l'industrie papetière: les plaques de raffineurs, plaques de fonds de pulpeurs,
palettes, etc.;
- dans l'industrie métallurgique: les cylindres, bagues, galets, etc.;
- dans l'industrie de la plasturgie: les sommets de filets de vis d'extrusion et d'injection;
et
- dans l'industrie agro-alimentaire: les rouleaux, filières, déflecteurs, vis.
[0016] Tel qu'illustré à la figure 2, la pastille d'écorceuse (4) à surface antiabrasion,
ou toute autre pièce mécanique selon la présente invention, comprend un corps métallique
fritté (10) obtenu par métallurgie des poudres et un revêtement (12) en cermet recouvrant
le corps métallique (10). La surface externe (14) du revêtement constitue la surface
antiabrasion de la pièce. Le revêtement (12) a une certaine épaisseur dont une portion
est métallurgiquement liée au corps métallique (10), comme on peut le voir à la figure
5. Cette portion a, de préférence, de 10
µm à 1 mm.
[0017] Le revêtement (12) en cermet est de préférence à base de carbures de tungstène (16),
de carbures de titane ou de carbures de bore, de forme sphéroïdale dans une matrice
métallique (18).
[0018] La matrice métallique (18) est de préférence à base d'au moins un des métaux choisis
du groupe constitué de nickel, chrome et cobalt, plus particulièrement elle comprend
du nickel, du chrome et du cobalt. Avantageusement, le Ni-9%Cr-Co est utilisé.
[0019] Le revêtement (12) comprend de préférence 65% en poids de carbures de tungstène (16)
et est substantiellement exempt de porosités.
[0020] Le revêtement (12) pour pièce frittée selon la présente invention est obtenu par
dépôt laser.
[0021] Tel qu'illustré à la figure 3, une huse coaxiale (20), qui est montée à la sortie
d'un faisceau laser CO
2 (22) de 6 kW, injecte dans le faisceau laser (22) un flux constant de poudres (24)
du matériau à déposer. Le faisceau laser (22) fusionne les poudres (24) et les soude
au métal de base (4) sous la forme d'un cordon constituant le revêtement (12). En
balayant la surface de la pièce (4), on forme un revêtement aux endroits désirés.
Le revêtement laser (12) est composé de particules de carbure de tungstène (16) de
très haute dureté dans une matrice de chrome-nickel (18) et il présente une excellente
résistance à l'usure par abrasion et érosion, ainsi qu'une très bonne résistance à
la corrosion. La figure 4 montre la microstructure d'un revêtement (26) comprenant
des carbures (28) obtenus par projection plasma tandis que la figure 5 montre la microstructure
d'un revêtement laser (12) sur une pièce frittée (4). Comme on peut le constater,
les particules de carbure de tungstène (16) se retrouvant dans le revêtement (12)
par dépôt laser sont de forme sphéroïdale, tandis que les carbures (28) obtenus par
le revêtement (26) projection plasma ont plutôt tendance à être de forme angulaire.
On note également qu'il y a eu fusion de la surface de la pièce frittée (4) avec la
partie métallique (18) du revêtement (12). Cette fusion a permis de fermer les pores
présents à la surface du métal fritté (4).
[0022] Le laser (22) étant fixe, une table (30) à commande numérique à quatre axes sur laquelle
reposent les pièces (4) à revêtir permet de réaliser des dépôts précis et uniformes
par déplacements relatifs des pièces (4) par rapport au faisceau laser (22). Des revêtements
d'épaisseur inférieure à 1 mm ou supérieure à 10 µm, par passages successifs du laser
(22), peuvent être réalisés.
[0023] Les matériaux entrant dans la fabrication des revêtements par dépôt laser sont généralement
des mélanges de poudres de carbure de tungstène, de carbure de titane ou de carbure
de bore de grande pureté et de très haute dureté alliées, selon les applications,
à des poudres métalliques à bases de nickel, chrome ou cobalt. Lors du procédé de
dépôt, les poudres métalliques sont fusionnées par le laser (22) alors que les poudres
de carbure de tungstène demeurent solides, préservant ainsi leur dureté très élevée.
Ces matériaux de type cermet confèrent aux revêtements (12) une excellente résistance
à l'usure par abrasion et érosion, ainsi qu'une très bonne résistance à la corrosion.
[0024] Plusieurs caractéristiques du dépôt laser font en sorte que les revêtements (12)
produits par cette technique possèdent des propriétés exceptionnelles. Tout d'abord,
les dépôts réalisés par laser sont liés métallurgiquement au métal de base (10) et
sont parfaitement denses (absence de porosité). L'adhérence obtenue entre la pièce
(10) et le revêtement (12) est donc excellente. Par opposition, les revêtements produits
par projection à chaud présentent une forte porosité et une préparation spéciale des
surfaces traitées pour assurer une bonne adhérence.
[0025] Un contrôle très précis de l'apport d'énergie sur le métal de base permet d'obtenir
des dilutions du métal de base dans le dépôt inférieures à 1% et de minimiser, voire
d'éliminer, toute déformation. De plus, le dépôt par laser permet de produire des
microstructures métallurgiques fines grâce à la rapidité du refroidissement au cours
du traitement, permettant ainsi d'augmenter la dureté de la matrice métallique (16)
(2400 à 3600 HV). Finalement, l'utilisation de programmes et de contrôleurs CNC conduit
à des dépôts parfaitement reproductibles dans le temps et dont l'épaisseur finale
est parfaitement maîtrisée. De grandes séries de pièces peuvent ainsi être traitées.
APPLICATIONS INDUSTRIELLES DE LA PRÉSENTE INVENTION
[0026] Une pièce mécanique fabriquée par métallurgie des poudres mais ne comprenant pas
un revêtement selon la présente invention possède les caractéristiques physiques et
économiques suivantes:
- présence d'un grand nombre de pores en surface;
- faible résistance aux chocs;
- capacité mécanique généralement moindre qu'une pièce forgée;
- plus faible densité;
- absorption du bruit;
- possibilité d'usage d'alliages non miscibles par voie liquide;
- possibilité d'usage d'alliages auto-trempants;
- faible coût de production pour une série de pièces.
[0027] Ces caractéristiques définissent le pouvoir de pénétration du marché de la technique
de production de pièces par métallurgie des poudres mais cela montre aussi ses limites.
[0028] La porosité en surface empêche la production de pièces mécaniques devant résister
aux chocs et/ou à l'usure de type abrasif à cause de la brièveté de la période d'initiation
des fissures comparativement à une pièce forgée ou usinée. C'est la raison pour laquelle
les pièces mécaniques obtenues par métallurgie des poudres ne sont traditionnellement
pas utilisées dans des conditions très abrasives ou de tension élevée. C'est ici que
les pièces mécaniques selon la présente invention, plus particulièrement le revêtement
de WC par dépôt laser, relèvent d'un concept révolutionnaire pour ce secteur d'industrie.
[0029] À titre indicatif, le dépôt par laser d'un revêtement formé à 65% de particules de
WC sphériques prises au sein d'une matrice Ni-9%Cr-Co, permet les améliorations suivantes
de la surface des pièces faites par voie de frittage de poudres métalliques:
- la surface de la pièce est fusionnée sur une épaisseur allant de 10 µm à 1 mm. Ceci permet la fermeture des pores en surface de la pièce et, par conséquent,
l'accroissement de la résistance aux chocs;
- la faible surface couverte à un instant donné par le faisceau laser permet l'auto-trempage
de la zone exposée, suite au déplacement du faisceau, par effet de puits de chaleur
du volume métallique environnant;
- une très faible porosité du revêtement, moins que 1%, à cause de la fusion complète
des poudres de Ni-9%Cr par le laser. Ceci n'est pas permis par les autres procédés
de projection telles que la torche à plasma ou à acétylène, à cause du trop grand
flux de chaleur projeté sur la pièce lorsque la température nécessaire à la fusion
des poudres projetées est utilisée. La trempe de la pièce est alors détruite; et
- excellente adhérence du revêtement sur la pièce à cause de la zone de soudage.
[0030] De plus, le revêtement obtenu selon la présente invention, comprenant des carbures
sphériques, présente les avantages suivants:
- résistance très grande aux chocs à cause de la moins grande propension à l'initiation
de fissures comparativement à un carbure à géométrie angulaire;
- limitation de l'usure par frottement à cause du coefficient de frottement plus faible
des carbures sphériques comparativement aux carbures à géométrie angulaire; et
- limitation pure et simple de l'usure de la surface des pièces à cause de la dureté
des carbures.
[0031] De plus, une matrice Ni-9%Cr, telle que décrite ci-dessus, présente une excellente
ténacité, supérieure à l'acier.
[0032] En résumé, une pièce frittée comportant un revêtement selon la présente invention
comporte les avantages suivants:
- excellente adhérence du revêtement à cause du lien métallurgique entre le revêtement
et le métal de base;
- contrairement aux techniques de dépôts par projection plasma, absence de porosité
et de fissures résultant en une bonne résistance aux chocs;
- épaisseur à partir de 0.5 mm jusqu'à plusieurs millimètres (rechargement de pièce
possible); et
- les particules de carbure restent solides pendant le procédé de dépôt, conservant
ainsi leur dureté élevée.
[0033] Les applications de la présente invention peuvent se retrouver dans une multitude
de domaines. Plus particulièrement, les pastilles d'écorceuse montées sur les bras
d'écorceuse peuvent avantageusement être fabriquées selon la présente invention ainsi
que chacune des pièces mentionnées ci-dessus.
1. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion comprenant:
un corps métallique fritté (10) obtenu par métallurgie des poudres; et
un revêtement (12) en cermet recouvrant le corps métallique et ayant une surface externe
(14) constituant la surface antiabrasion, la pièce mécanique étant caractérisée en ce que :
ledit revêtement (12) est obtenu par dépôt laser en injectant de manière coaxiale
dans un faisceau laser un flux d'un mélange de poudres métalliques et de poudres céramiques
contenant des carbures de forme sphéroïdale, ledit mélange étant destiné à former
ledit revêtement, lequel est caractérisé en ce qu'il exempt de porosité, est métallurgiquement lié au corps métallique (10), a une épaisseur
de 10 µ-mètres à 1 mm et comprend des carbures (16) de forme sphéroïdale dans une
matrice métallique.
2. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement (12) en cermet est à base de carbures (16) du groupe constitué de carbures
de tungstène, de carbures de titane et de carbures de bore dans une matrice métallique.
3. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion selon la revendication 2, caractérisée en ce que les carbures sont des carbures de tungstène (16).
4. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion selon l'une quelconque des revendications
2 et 3, caractérisée en ce que la matrice métallique (18) est à base d'au moins un des métaux choisis du groupe
constitué de nickel, chrome et cobalt.
5. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion selon lune quelconque des revendications
2 à 4, caractérisée en ce que la matrice métallique (18) comprend du nickel, du chrome et du cobalt.
6. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion selon l'une quelconque des revendications
2 à 5, caractérisée en ce que la matrice métallique (18) est une matrice Ni-9%Cr-Co.
7. Pièce mécanique (4) à surface antiabrasion salon l'une quelconque des revendications
2 à 6, caractérisés en ce que le revêtement (12) comprend 65% en poids de carbures (16) de tungstène.
8. Procédé de fabrication d'une pièce mécanique (4) frittée à surface antiabrasion, le
procédé étant
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
a) prévoir une pièce métallique (4) frittée obtenue par métallurgie des poudres; et
b) déposer par un procédé laser un revêtement (12) en cermet sur une surface externe
de ladite pièce (4); ledit procédé laser comprenant les étapes suivantes:
- diriger un faisceau laser (22) sur la surface externe de la pièce (4), le faisceau
laser (22) dégageant une certaine température;
- injecter dans le faisceau laser (22) un flux constant (24) d'un mélange de poudres
céramiques contenant des carbures de forme sphéroïdale et de poudres métalliques destinées
à former le revêtement cermet (12), les poudres céramiques ayant une température de
fusion plus élevée que la température du faisceau laser et les poudres métalliques
ayant une température de fusion moins élevée que la température du faisceau laser
de sorte que le laser fusionne les poudres métalliques du mélange de poudres qui se
dépose sur la surface externe de la pièce (4); le mélange de poudres étant injecté
dans le faisceau laser (22) au moyen d'une buse (20) coaxiale traversée en son centre
par le faisceau laser (22), la buse (20) permettant l'arrivée du mélange de poudres
et son injection dans le faisceau laser (22) et
- déplacer le faisceau laser (22) relativement à la pièce mécanique (4) pour ainsi
balayer la surface externe du corps métallique (10) et former le revêtement (12) de
cermet.
9. Procédé selon la revendication 8,
caractérisé en ce que:
le faisceau laser (22) est fixe et !a pièce mécanique (4) est installée sur une table
mobile (30) pouvant être déplacée relativement audit faisceau laser (22).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le revêtement (12) cerrnet comprend des carbures (16) de tungstène dans une matrice
métallique (18).
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la poudre céramique est une poudre de carbures de tungstène et que la poudre métallique
est une poudre comprenant au móins un des éléments du groupe constitué de nickel,
chrome et cobalt.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la poudre métallique est une poudre de Ni-9%Cr-Co.
13. Pastille d'écorçage (4) comprenant un corps métallique (10) ayant une face inférieure
adaptée pour se monter à l'extrémité d'un bras d'écorçage (2) et une surface de travail
antiabrasion, la pastille étant
caractérisée en ce que:
- le corps métallique (10) est un corps métallique fritté obtenu par métallurgie des
poudres; et
- la surface de travail antiabrasion consiste en un revêtement (12) en cermet recouvrant
le corps métallique (10), le revêtement (12) ayant une épaisseur de 10 µm à 1 mm métallurgiquement
liée au corps métallique.
14. Une pastille d'écorçage (4) selon la revendication 13. caractérisée en ce que le revêtement (12) en cermet est un revêtement obtenu par dépôt laser sur le corps
métallique (10).
1. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche, umfassend:
- einen durch Pulvermetallurgie erhaltenen gesinterten metallischen Körper (10); und
- einen Überzug (12) aus einem Keramik/Metall-Werkstoff, der den metallischen Körper
bedeckt und eine äußere Oberfläche (14) hat, die die abriebfeste Oberfläche bildet,
wobei das mechanische Teil dadurch gekennzeichnet ist, dass:
- der Überzug (12) durch Laserablagerung erzielt wurde, indem in einen Laserstrahl
koaxial ein Strom aus einer Mischung von metallischen Pulvern und keramischen Pulvern
mit Karbiden rundlicher Form eingeleitet wird, wobei die Mischung dazu bestimmt ist,
den Überzug zu bilden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er keine Porosität aufweist, dass er mit dem metallischen Körper (10) metallurgisch
verbunden ist, und dass er eine Dicke von 10 µm bis 1 mm hat und in einer metallischen
Matrix Karbide (16) von rundlicher Form umfasst.
2. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (12) aus Keramik/Metall-Werkstoff auf Karbiden (16) aus der aus wolframkarbiden,
Titankarbiden und Borkarbiden gebildeten Gruppe in einer metallischen Matrix beruht.
3. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbide Wolframkarbide (16) sind.
4. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 2 oder
3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Matrix (18) als Grundstoff mindestens eines der Metalle aufweist,
welches aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Nickel, Chrom und Kobalt besteht.
5. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Matrix (18) Nickel, Chrom und Kobalt umfasst.
6. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 2 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Matrix (18) eine Matrix Ni-9%Cr-Co ist.
7. Mechanisches Teil (4) mit abriebfester Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 2 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (12) 65 Gew.-% an wolframkarbid (16) umfasst.
8. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten mechanischen Teils (4) mit abriebfester
Oberfläche, wobei das Verfahren
dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:
a) Bereitstellen eines gesinterten metallischen Teils (4), das durch Pulvermetallurgie
erhalten wurde;
b) Ablagern eines Überzugs (12) aus Keramik/Metall-Werkstoff auf einer äußeren Oberfläche
des Teils (4) mittels eines Laserverfahrens, wobei das Laserverfahren die folgenden
Schritte umfasst:
- Lenken eines Laserstrahls (22) auf eine äußere Oberfläche des Teils (4), wobei der
Laserstrahl (22) eine bestimmte Temperatur bewirkt;
- Einleiten eines konstanten Stroms (24) einer Mischung aus keramischen Pulvern mit
Karbiden rundlicher Form und aus metallischen Pulvern, welche dazu bestimmt sind,
den Überzug (12) aus Keramik/Metall-Werkstoff zu bilden, in den Laserstrahl (22),
wobei die keramischen Pulver eine Schmelztemperatur haben, die höher als die Laserschmelztemperatur
ist, und wobei die metallischen Pulver eine Schmelztemperatur haben, die geringer
als die Laserschmelztemperatur ist, derart, dass der Laser die metallischen Pulver
aus der Pulvermischung, die sich auf der äußeren Oberfläche des Teils (4) ablagert,
schmilzt, wobei die Pulvermischung in den Laserstrahl (22) mittels einer koaxialen
Düse (20) geleitet wird, welche in ihrer Mitte von dem Laserstrahl (22) durchquert
wird, wobei die Düse (20) die Zufuhr der Pulvermischung und ihre Einleitung in den
Laserstrahl (22) erlaubt, und
- Verschieben des Laserstrahls (22) relativ zu dem metallischen Teil (4), um somit
die äußere Oberfläche des metallischen Körpers (10) abzutasten und den Überzug (12)
aus Keramik/Metall-Werkstoff zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: der Laserstrahl (22) unbeweglich ist und das metallische Teil (4) auf einem beweglichen
Tisch (30) angebracht ist, der relativ zu dem Laserstrahl (22) verschoben werden kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (12) Wolframkarbide (16) in einer metallischen Matrix (18) umfasst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Pulver ein Pulver aus Wolframkarbiden ist, und dass das metallische
Pulver ein Pulver ist, das mindestens eines der Elemente aus der von Nickel, Chrom
und Kobalt gebildeten Gruppe umfasst.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Pulver ein Pulver aus Ni-9%Cr-Co ist.
13. Entmantelungstablette (4) mit einem metallischen Körper (10), der eine untere Fläche
aufweist, die dazu geeignet ist, an einem Ende eines Entmantelungsarms (2) befestigt
zu werden, und mit einer abriebfesten Arbeitsoberfläche, wobei die Tablette
dadurch gekennzeichnet ist, dass:
- der metallische Körper (10) ein gesinterter metallischer Körper ist, der durch Pulvermetallurgie
erhalten wurde; und
- die abriebfeste Arbeitsoberfläche aus einem Überzug (12) aus Keramik/Metall-Werkstoff
besteht, der den metallischen Körper (10) bedeckt, wobei der Überzug (12) eine Dicke
von 10µm bis 1 mm aufweist und mit dem metallischen Körper metallurgisch verbunden
ist.
14. Entmantelungstablette (4) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (12) aus Keramik/Metallwerkstoff ein Überzug ist, der durch Laserablagerung
auf dem metallischen Körper (10) erhalten wurde.
1. A mechanical part (4) with abrasionproof surface comprising:
a sintered metallic body (10) obtained by powder metallurgy ; and
a cermet coating (12) covering the metallic body and having an external surface (14)
constituting the abrasionproof surface, the mechanical part being characterized in that:
said coating (12) is obtained by laser deposit by coaxially injecting in a laser beam
a flux of a mixture of metallic powders and ceramic powders comprising spheroidal-shaped
carbides, said mixture being intended to form said coating, which is characterized in that it is exempt of porosity, is metallurgically bound to the metallic body (10), has
a thickness ranging from 10 microns to 1 mm and comprises spheroidal-shaped carbides
(16) in a metallic matrix.
2. A mechanical part (4) with abrasionproof surface according to claim 1, characterized in that the cermet coating (12) comprises carbides (16) in a metallic matrix, the carbides
being selected from the group consisting of tungsten carbides, titanium carbides and
boron carbides.
3. A mechanical part (4) with abrasionproof surface according to claim 2, characterized in that the carbides are tungsten carbides (16).
4. A mechanical part (4) with abrasionproof surface according to any one of claims 2
and 3, characterized in that the metallic matrix (18) comprises at least one metal selected from the group consisting
of nickel, chromium and cobalt.
5. A mechanical part (4) with abrasionproof surface according to any one of claims 2
to 4, characterized in that the metallic matrix (18) comprises nickel, chromium and cobalt.
6. A mechanical part (4) with abrasionproof surface according to any one of claims 2
to 5, characterized in that the metallic matrix (18) is a Ni-9%Cr-Co matrix.
7. A mechanical part (4) with abrasionproof surface according to any one of claims 2
to 6, characterized in that the coating (12) comprises 65% in weight of tungsten carbides (16).
8. A method for manufacturing a sintered mechanical part (4) with abrasionproof surface,
the method being
characterized in that it comprises the following steps:
a) providing a sintered metallic part (4) obtained by powder metallurgy; and
b) depositing by a laser process a cermet coating (12) on an external surface of said
part (4); said laser process comprising the following steps:
- guiding a laser beam (22) on the external surface of the part (4), the laser beam
(22) releasing a certain temperature;
- injecting in the laser beam (22) a constant flux (24) of a mixture of ceramic powders
comprising spheroidal-shaped carbides and of metallic powders intended to form the
cermet coating (12), the ceramic powders having a higher fusion temperature than the
temperature of the laser beam and the metallic powders having a lower fusion temperature
than the temperature of the laser beam so that the laser beam fuses the metallic powders
of the powder mixture that is deposited on the external surface of the part (4); the
powder mixture being injected in the laser beam (22) by means of a coaxial nozzle
(20) traversed in its centre by the laser beam (22), the nozzle (20) allowing the
arrival of the powder mixture and its injection in the laser beam (22) and
- displacing the laser beam (22) relative to the mechanical part (4) to thus sweep
the external surface of the metallic body (10) and form the cermet coating (12).
9. A method according to claim 8,
characterized in that:
the laser beam (22) is fixed and the mechanical part (4) is installed on a mobile
table (30) displaceable relative to said laser beam (22).
10. A method according to any one of claims 8 and 9, characterized in that the cermet coating (12) comprises tungsten carbides (16) in a metallic matrix (18).
11. A method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the ceramic powder is a powder of tungsten carbides and in that the metallic powder is a powder comprising at least one of the elements of the group
consisting of nickel, chromium and cobalt.
12. A method according to claim 11, characterized in that the metallic powder is a Ni-9%Cr-Co powder.
13. A barking tool (4) comprising a metallic body (10) with a lower face adapted to be
mounted on the extremity of a barking arm (2) and an abrasionproof working surface,
the tool being
characterized in that:
- the metallic body (10) is a sintered metallic body obtained by powder metallurgy;
and
- the abrasionproof working surface consists of a cermet coating (12) covering the
metallic body (10), the coating (12) having a thickness ranging from 10 µm to 1 mm
metallurgically bound to the metallic body.
14. A barking tool (4) according to claim 13, characterized in that the cermet coating (12) is a coating obtained by laser deposit on the metallic body
(10).