Diente compuesto para el trabajo de suelos o rocas, dicho diente contiene una ferroaleación reforzada,

al menos en parte (5), con carburo de titanio según una geometría definida, en la que dicha parte reforzada (5) contiene una macro-microestructura alternada de zonas milimétricas (1) concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) separadas por zonas milimétricas (2) esencialmente exentas de partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4), dichas zonas concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) forman una microestructura en la que los intersticios micrométricos (3) entre dichas partículas globulares (4) también están ocupadas por la ferroaleación.

Diente compuesto para el trabajo de suelo o rocas.

Objeto de la invención La presente invención se refiere a un diente compuesto destinado a equipar una máquina para el trabajo del suelo o de las rocas. Se refiere, particularmente, a un diente que contiene una matriz metálica reforzada con partículas de carburo de titanio.

Definición La expresión "diente" debe interpretarse en sentido amplio. Incluye todo elemento de cualquier dimensión que presente una forma puntiaguda o achatada, destinado especialmente a trabajar el suelo, el fondo de las corrientes de agua o mares, las rocas, en superficie o en las minas.

Estado de la técnica

Se conocen pocos medios para modificar la dureza y la resistencia al impacto de una aleación de fundición en profundidad "en la masa". Los medios conocidos suelen abarcar modificaciones en superficie de poca profundidad (algunos mm) . En los dientes realizados en fundición, los elementos de refuerzo deben estar presentes en profundidad con el fin de resistir a exigencias localizadas importantes y simultáneas en términos de tensiones mecánicas, desgaste e impacto, y también porque un diente se usa en gran parte de su longitud.

La recarga de dientes con carburos metálicos (Technosphère® - Technogenia) mediante soldeo oxiacetilénico es conocida. Este tipo de recarga permite disponer de una capa de carburo de unos milímetros de espesor en la superficie de un diente. Sin embargo, este tipo de refuerzo no está integrado a la matriz metálica del diente y no garantiza el mismo rendimiento que un diente cuyo refuerzo de carburo está completamente incorporado a la masa de la matriz metálica.

El documento EP 1 450 973 B1 describe un refuerzo de piezas de desgaste que se realiza colocando, en el molde destinado a recibir el metal de colada, un inserto constituido por polvos reactivos que reaccionan entre sí, gracias al calor que aporta el metal durante la colada a alta temperatura (> 1400°C) . Tras la reacción de tipo SHS, los polvos del inserto reactivo crearán un aglutinante poroso relativamente uniforme (conglomerado) de partículas duras; una vez formado, este aglutinante poroso se infiltrará inmediatamente con el metal de colada a alta temperatura. La reacción de los polvos es exotérmica y autopropagada, lo que permite una síntesis de los carburos a alta temperatura y aumenta considerablemente la mojabilidad del aglutinante poroso por el metal de infiltración.

El documento US 5.081.774 describe diferentes maneras de colocar en un diente de forma chata insertos de fundición al cromo, destinados a aumentar su rendimiento. Se sabe que los límites de este tipo de técnica son, por un lado, la macicez del refuerzo que tiende a fragilizar la pieza y, por el otro, la unión (soldadura) insuficiente entre los insertos y el metal de base de la pieza.

El documento US 5.337.801 (Materkowski) describe otro método para colocar partículas duras de carburo de tungsteno en la superficie operante de los dientes. En este caso, primero hay que preparar insertos de acero que contengan partículas duras; luego, estos insertos se colocan en el molde para ser incorporados al metal de base colado para realizar la pieza. Este procedimiento es largo y costoso, no excluye una eventual reacción entre el carburo de tungsteno y el metal de los insertos y no siempre garantiza una soldadura perfecta de las partículas duras con el metal de base.

Objetivos de la invención La presente invención se refiere a un diente compuesto para una herramienta de trabajo en suelos o rocas, en particular para herramientas de excavación o dragado, que presenta una resistencia mejorada contra el desgaste sin menoscabar la resistencia a los impactos. Esta propiedad se obtiene mediante una estructura compuesta de refuerzo específicamente diseñada para esta aplicación, material que hace alternar a escala milimétrica zonas densas de finas partículas globulares micrométricas de carburos metálicos con zonas que están prácticamente exentas de estas en la matriz metálica del diente.

La presente invención también propone un procedimiento para obtener dicha estructura de refuerzo.

Resumen de la invención La presente invención se refiere a un diente compuesto para el trabajo de suelos o rocas, dicho diente contiene una ferroaleación reforzada, al menos en parte, con carburo de titanio según una geometría definida, en el que dicha parte reforzada contiene una macro-microestructura alternada de zonas milimétricas concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio separadas por zonas milimétricas esencialmente exentas de partículas globulares micrométricas de carburo de titanio, dichas zonas concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio forman una microestructura en la que los intersticios micrométricos entre dichas partículas globulares también están ocupados por la ferroaleación.

Según modos particulares de la invención, el diente compuesto contiene al menos una o una combinación adecuada de las siguientes características: -las zonas milimétricas concentradas tienen una concentración de carburos de titanio superior al 36, 9% en volumen; -la parte reforzada tiene un tenor global de carburo de titanio comprendido entre el 16, 6 y el 50, 5% en volumen; -las partículas micrométricas globulares de carburo de titanio tienen un tamaño inferior a 50 µm; -la mayor parte de las partículas micrométricas globulares de carburo de titanio tiene un tamaño inferior a 20 µm; -las zonas concentradas en partículas globulares de carburo de titanio contienen del 36, 9 al 72, 2% en volumen de carburo de titanio; -las zonas milimétricas concentradas de carburo de titanio tienen una dimensión que varía de 1 a 12 mm; -las zonas milimétricas concentradas de carburo de titanio tienen una dimensión que varía de 1 a 6 mm;

- las zonas concentradas de carburo de titanio tienen una dimensión que varía de 1, 4 a 4 mm. La presente invención también describe un procedimiento de fabricación del diente compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que incluye las siguientes etapas:

- puesta a disposición de un molde que contiene la huella del diente con una geometría de refuerzo predefinida; -introducción de una mezcla de polvos compactos que contienen carbono y titanio en forma de granos milimétricos precursores de carburo de titanio, en la parte de la huella del diente destinada a formar la parte reforzada (5) ;

- colada de una ferroaleación en el molde, el calor de dicha colada desencadena una reacción exotérmica de síntesis autopropagada de carburo de titanio a alta temperatura (SHS) en los mencionados granos precursores; -formación, en la parte reforzada del diente compuesto, de una macro-microestructura alternada de zonas

milimétricas concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio en el emplazamiento de dichos granos precursores. Dichas zonas están separadas entre sí por zonas milimétricas esencialmente exentas de partículas globulares micrométricas de carburo de titanio. Dichas partículas globulares también están separadas por intersticios micrométricos en las zonas milimétricas concentradas de carburo de titanio; -infiltración de los intersticios milimétricos y micrométricos por dicha ferroaleación de colada a alta temperatura, consecutiva a la formación de partículas microscópicas globulares de carburo de titanio.

Según modos particulares de la invención, el procedimiento contiene al menos una o una combinación adecuada de las siguientes características: -los polvos compactos de titanio y carbono contienen un polvo de una ferroaleación; -dicho carbono es grafito. La presente invención también describe un diente compuesto obtenido según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.

Breve descripción de las figuras

Las figuras 1a y 1b muestran una vista en tres dimensiones de dientes sin refuerzo según el estado de la técnica. Las figuras 1c a 1h muestran una vista en tres dimensiones de dientes con un refuerzo según la invención. La figura 2 muestra ejemplos ilustrativos de herramientas sobre las que se montarán los dientes según la invención.

Herramientas de excavación y perforación.

La figura 3a-3h representa el procedimiento de fabricación del diente representado en la figura 1b según la invención.

- la etapa 3a muestra el dispositivo de mezcla de los polvos de titanio y carbono;

- la etapa 3b muestra... [Seguir leyendo]

1. Diente compuesto para el trabajo de suelos o rocas, dicho diente contiene una ferroaleación reforzada, al menos en parte (5) , con carburo de titanio según una geometría definida, en la que dicha parte reforzada (5) contiene una macro-microestructura alternada de zonas milimétricas (1) concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) separadas por zonas milimétricas (2) esencialmente exentas de partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) , dichas zonas concentradas en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) forman una microestructura en la que los intersticios micrométricos (3) entre dichas partículas globulares (4) también están ocupadas por la ferroaleación.

2. Diente según la reivindicación 1, en el que dichas zonas milimétricas concentradas tienen una concentración de partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) superior al 36, 9% en volumen.

3. Diente según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la parte reforzada tiene un tenor global de 15 carburo de titanio entre el 16, 6 y el 50, 5% en volumen.

4. Diente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas micrométricas globulares de carburo de titanio (4) tienen un tamaño inferior a 50 µm.

5. Diente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mayor parte de las partículas micrométricas globulares de carburo de titanio (4) tiene un tamaño inferior a 20 µm.

6. Diente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas concentradas en partículas globulares de carburo de titanio (1) contienen del 36, 9 al 72, 2% en volumen de carburo de titanio. 25

7. Diente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas concentradas en carburo de titanio (1) tienen una dimensión que varía de 1 a 12 mm.

8. Diente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas concentradas en carburo de 30 titanio (1) tienen una dimensión que varía de 1 a 6 mm.

9. Diente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas concentradas en carburo de titanio (1) tienen una dimensión que varía de 1, 4 a 4 mm.

10. Procedimiento de fabricación mediante colada de un diente compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que incluye las siguientes etapas:

- puesta a disposición de un molde que contiene la huella del diente con una geometría de refuerzo predefinida;

- Introducción de una mezcla de polvos compactos que contienen carbono y titanio en forma de granos milimétricos precursores de carburo de titanio en la parte de la huella del diente destinada a formar la parte reforzada (5) ;

- colada de una ferroaleación en el molde, el calor de dicha colada desencadena una reacción exotérmica de 45 síntesis autopropagada de carburo de titanio a alta temperatura (SHS) en los mencionados granos precursores;

- formación, en la parte reforzada (5) del diente, de una macro-microestructura alternada de zonas milimétricas concentradas (1) en partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) en el emplazamiento de dichos granos precursores. Dichas zonas están separadas entre sí por zonas milimétricas (2) esencialmente exentas de 50 partículas globulares micrométricas de carburo de titanio (4) . Dichas partículas globulares (4) también están separadas por intersticios micrométricos (3) en las zonas milimétricas concentradas (1) de carburo de titanio;

- infiltración de los intersticios milimétricos (2) y micrométricos (3) por dicha ferroaleación de colada a alta temperatura, consecutiva a la formación de partículas microscópicas globulares de carburo de titanio (4) . 55

11. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 10, en el que la mezcla de polvos compactos de titanio y carbono contiene un polvo de una ferroaleación.

12. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en el que dicho carbono es 60 grafito.

13. Diente obtenido según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.