BE1020666A3 - Electrode et son utilisation dans un desintegrateur de metal. - Google Patents

Description

Electrode et son utilisation dans un désintégrateur de métal L'invention se rapporte à des perfectionnements, à des machines et à des procédés de désintégration de métal.

" "Arrière plan dë; 1 ' invention

On a utilisé des désintégrateurs de métal pendant des décennies pour couper des composants en métal qui typiquement sont trop durs, inaccessibles ou sinon impraticables pour des techniques de coupe plus classiques, tel que le perçage, le fraisage, le .sciage, l'abrasion ou le coupage au chalumeau à l'oxygène et à l'acétylène. Les désintégrateurs de métal font vibrer une électrode en graphite en la mettant en contact et hors de contact avec une pièce métallique à couper. Du courant électrique fourni à l'extrémité coupante de l'électrode fait fondre des zones locales de la pièce à couper et de l'eau ou d'autres fluides de refroidissement liquides se solidifient, et fracturent les zones locales fondues en de petites particules . libres lorsque l'électrode s'écarte cycliquement de la pièce. L'opération se répète plusieurs fois par seconde, par exemple suivant une fréquence de 60 ou 50 Hz, jusqu'à ce qu'une coupe soit achevée à la profondeur souhaitée.

Lorsqu'il faut séparer des pièces d'une grande section transversale d'un corps qui les environne, tel qu'un tenon verrouillé dans un trou, il est connu d'utiliser une électrode tubulaire ayant un diamètre extérieur légèrement plus petit que le tenon. On' utilise l'électrode pour brûler la longueur opératoire du tenon en laissant un noyau désincorporé. Cette technique réduit beaucoup l'énergie totale nécessaire pour brûler le tenon en le libérant de la partie pleine qui l'entoure, par rapport à ce qui serait nécessaire si l'on utilisait une électrode . pleine ou sans noyau. En pratique, des électrodes tubulaires de la technique antérieure entraîne des limitations de dimension ou de sections transversales incluses et de longueur ou de profondeur d'une coupe. Au-delà de certaines combinaisons de dimension de longueur et de sections transversales incluses d'électrodes, l'action de découpe, est ralenti et même arrêtée et la précision est compromise ou perdue.

.......Résumé jde. .1 ' .invention L'invention perfectionne la technique des machines de coupage de métal par choc thermique à l'arc avec contact, désignées habituellement comme étant des désintégrateurs de métal, en prévoyant des électrodes tubulaires ayant un trajet de purge du fluide de refroidissement pour l'intérieur de l'électrode. On a trouvé qu'une action de purge’ continue du fluide de refroidissement de l'intérieur de l'électrode tubulaire par son extrémité de support améliore beaucoup les performances de coupe. Le trajet de purge permet à l'intérieur de l'électrode d'être chassé continuellement par du fluide de refroidissement liquide pour emporter des particules métalliques qui sinon subiraient à nouveau l'arc en des sites aléatoires en accélérant l'usure de l'électrode et en faisant perdre de la précision à la coupe. En outre, la purge suivant l'invention empêche une contre pression excessive du fluide de refroidissement liquide qui sinon se manifesterait et finalement arrêterait la vibration - nécessaire de l'électrode, induite par la tête de la machine pour venir en contact et hors de contact avec la pièce à désintégrer.

L'invention a ainsi pour objet un procédé de désintégration d'un corps en métal, en utilisant une électrode en graphite tubulaire à paroi en colonne, ayant un intérieur et un extérieur et une extrémité coupante pour découper un canal à limite fermé dans un corps en métal, caractérisé en ce que l'on fait vibrer l'électrode dans une direction parallèle à sa direction de colonne tout en appliquant une tension pour faire jaillir et rompre un arc entre l'extrémité coupante et le corps pour faire que des zones du corps à l'arc deviennent fondues, on en-voie .du ....fluide'--de -.refroidissement par la paroi de l'électrode à partir d'une extrémité opposée éloignée de -l'extrémité coupante pour produire un choc thermique et rompre des zones de surface fondues du corps chauffées par du courant appliqué par l'électrode venant en contact avec ces zones de surface en des particules solidifiées, l'électrode venant en contact- avec le corps en sa position avant d'un cycle de vibration et fournissant du fluide de refroidissement au corps lorsque l'électrode est en sa position arrière du cycle de vibration et permettant à du fluide de refroidissement de chasser les pa.rtic.ul.es solidif.i,ée.s à . la fois le long de l'extérieur et de l'intérieur de l'électrode.

De préférence : - on restreint un trajet sur le fluide de refroidissement portant des particules solidifiées de l'extrémité coupante de l'électrode dans l'intérieur de l'électrode pour limiter son volume à moins que le volume du fluide de refroidissement comportant des particules solidifiées à partir de l'extrémité coupante sur l'extérieur de l'électrode.

- on limite le volume du fluide de refroidissement ••comportant --de-s -parties -solidifiées à partir de l'extrémité coupante dans l'intérieur de l'électrode par la dimension d'une zone ouverte dans une paroi fermant l'extrémité opposée de l'électrode.

L'invention a aussi pour objet une électrode en graphite pour un désintégrateur de métal, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps creux en colonne, le corps ayant une paroi formant jupe ouverte à une extrémité et au moins ouverte partiellement à une extrémité opposée à la une extrémité, la paroi formant jupe ayant une pluralité de trous, s'étendant entre ladite une extrémité et l'extrémité opposée, conçus pour conduire du fluide de refroidissement liquide de l'extrémité opposée à l'extrémité ouverte, l'extrémité ouverte ayant une zone de purge „conçue pour p.ur.ge.r une partie du volume du fluide de refroidissement passant par les trous de la paroi formant jupe.

De préférence, la zone de purge représente d'environ de 50 à 150 % de la surface totale de section transversale des trous de la paroi formant jupe.

L'invention a enfin pour objet, en combinaison, une électrode en graphite et un support de l'électrode à utiliser dans un désintégrateur de métal, caractérisé en ce que l'électrode a un corps creux en colonne ayant une ouverture de paroi formant jupe à une extrémité, la paroi formant jupe ayant une pluralité de trous s'étendant entre la une extrémité et une extrémité opposée, les trous étant conçus pour conduire du fluide de refroidissement liquide de l'extrémité opposée à l'extrémité ouverte, le support étant proportionné pour coopérer avec l'électrode et la supporter à son extrémité opposée- «lorsque l'électrode est montée sur un., désintégrateur de métal, l'électrode et le support étant construits et conçus pour purger une partie du volume du fluide de refroidissement liquide dans un espace compris entre une pièce • --qui -es-t· désintégrée et une surfacè intérieure de la paroi formant jupe.

De préférence : - le support est conçu pour conduire un courant électrique de désintégration avec l'électrode.

- un ou les deux du support et de l'électrode ont des zones de purge, qui limitent un volume du fluide de refroidissement passant dans le dit espace.

- une section transversale de la zone limitée du support et/ou de l'électrode représente environ 50 à 150 % de la surface de section transversale totale des trous dans la jupe.

Description succincte des dessins

La figure 1 est une illustration quelque peu schématique d'une machine de désintégrateur de métal comprenant une vue en coupe verticale d'un support d'électrode et d'une é-lectrode pris dans les ..plans indiqués par . 1-1 à la figure 2 ;

La figure 2 est une vue axiale du support d'électrode de l'électrode suivant le plan 2-2 de la figure 1.

Description du mode de réalisation prezere

En se reportant maintenant au dessin, une machine 10 de désintégrateur de métal comprend une tête 12 portée et réglable horizontalement sur^un bras 13. Le bras 13 est à son tour réglable verticalement sur un poteau 14 vertical. Le montage de la tête 12 sur le bras et le montage du bras sur le poteau 14 donnent des réglages angulaires autour dés axes horizontal et vertical. L'homme du métier comprend, que la tête 12 peut être supportée suivant d'autres orientations que celles représentées et peut être monté sur un matériel spécial ou une console pour effectuer un travail particulier. La tête 12 peut coulisser verticalement sur un guidage 16 vertical et la plus grande partie du poids de la tête, y compris de la bobine induisant des vibrations contenues dans la tête, d'un support 17 d'électrode et d'une électrode 18, est bien contrebalancée par un vérin 19 à air aligné verticalement avec le guidage 18 et alimenté par une source réglée d'air comprimée à une pression supérieure à la pression atmosphérique.

Une alimentation 21 en courant fournit du courant alternatif à une tension relativement basse par exemple de 32 volts et un courant relativement intense par exemple de· 300+ ampères à 1-a tête 42 par un câble 22 et par un câble 23 servant à mettre à la terre un corps 21 dans lequel la pièce à désintégrer est placée. Une source 24 de fluide de refroidissement, habituellement de l'eau, peut être"une pompe ou être reliée à un conduit ayant des réglages convenables de la pression.

Le support 17 d'électrode illustré comprend une plaque 28 circulaire généralement plate ayant un tenon 29 montant central 'd'un seul tenant -sur- sa face supérieure. Le support est de préférence en aluminium de sorte qu il est très conducteur de l'électricité. Le tenon 29 est reçu dans un manchon sur une armature de la bobine de vibration placé dans la tête 12, comme cela est connu ..dans .la . .technique.....Le tenon 2.9 peut. être muni d'une chemise 31 en bronze destiné à être prise dans le manchon. L'alimentation en courant est reliée par le câble 22 à la douille de la bobine pour conduire du courant .électrique.,..a.u ...support...,17..

Une face 32 inférieure du support 17 est usinée ou conformée d'une autre façon de manière à avoir une poche 33 circulaire pour recevoir une extrémité 34 de montage de l'électrode 18. Une rainure 36 annulaire est formée au voisinage de la périphérie de la poche 33 et communique avec deux orifices 37 traversant une face 38 supérieure de la plaque formant le support relié à la source 24 de fluide · de refroidissement par des conduits 39 d'alimerttation.

Dans sa forme illustrée, l'électrode 18 est un corps unitaire, circulaire, tubulaire, qui comprend un tube 41 cylindrique à paroi mince et une paroi 42 d'extrémité, qui représente une partie de l'extrémité. 34 de montage de l'électrode. Le diamètre extérieur de l'électrode 18 -s'adapte 'dans la -poche -33 -sur -la--face -inférieure......de la plaque 28 formant le support de sorte que la face extérieure de la paroi 42 d'extrémité vient en butée sur une surface 43 de base de la poche 33. Un boulon 44 -passant dans un trou -4 6' ' central - de la paxoi 42 d'extrémité est boulonnée dans un trou 47 borgne central du support 17. Le boulon 44 comprime une rondelle 48 élastique pour retenir la paroi 42 d'extrémité de l'électrode dans la poche 33 du support 17.

Une pluralité de passages 51 pour du fluide de refroidissement espacés angulairement, de préférence uniformément, sont percés ou formés autrement à travers la paroi 41 tubulaire de l'électrode à partir d'une extrémité ,52 -infexieure. ..coupante de la paroi du. tube jusqu'à la face extérieure de la paroi 42 d'extrémité, c'est-à-dire jusqu'à l'extrémité 34 de montage à l'électrode. Les passages ou trous 51 à l'extrémité du support se trouvent .en ..dessous de la rainure annulaire ou canal 36 et communiquent directement avec lui en permettant au canal de servir de connecteur pour les trous. Un jeu de trous 56, 57 et 58 alignés et espacés angulairement est prévu dans la rondelle 48 élastique, dans la paroi 42 d'extrémité de l'électrode et dans la plaque 28 formant support respectivement.

En fonctionnement du fluide de refroidissement, tel que simplement de l'eau, provenant de la source 24 est dirigée en passant par les conduits 39 d'alimentation sur les orifices 37 et dans la rainure ou canal 36 annulaire. Le canal 36 répartit le fluide de refroidissement vers les passages 51 pour le fluide de refroidissement ménagé dans la paroi 41 du tube de l'électrode. La bobine dans la tête 12 fait vibrer le support 17 de l'électrode et l'électrode 18 de manière à le faire venir en alternance en contact avec une pièce 61 e"t l'en éloigner. La figure 1 illustre l'électrode 18 après qu'elle a brûlé partiellement dans la pièce 61 représentée sous la forme d'un axe métallique fileté reçu dans un taraudage d'un grand corps 62. Soit le corps '62 s'il est conducteur de l'électricité, soit la pièce 61 est mis à la terre par rapport à l'alimentation 11 en courant. La bobine vibre à la fréquence du courant qui lui est appliqué, c'est-à-dire à 60 ou à 50 Hz par exemple. L'électrode 18 a typiquement une dimension telle que son diamètre extérieur est légèrement plus petit que le diamètre de l'âme des filetages du boulon ou de la pièce 61.

Lorsque ..1 ' extrémité...52 coupante entre en contact avec une pièce 61, elle fait fondre des zones locales de la pièce par le chauffage par résistance qui provient de l'application du courant électrique intense. Lorsque 1'. extxémité 52 coupante s'éloigne .de la pièce 61, un arc .. électrique s'éteint et du fluide de refroidissement passe dans les trous 51 pour refroidir brusquement le métal fondu faisant qu'il se brise· en petites particules solidifiées. L'électrode 18 forme ainsi par combustion un trajet dans la pièce 61 légèrement plus grand que la section transversale de l'électrode elle-même. Cela signifie que le grand diamètre et le petit diamètre d'une rainure découpée dans la pièce 61 sont respectivement plus .....grand et plus petit que les surfaces extérieure et intérieure correspondante de l'électrode 18. Le jeu créé entre les surfaces de paroi de l'électrode 18 et les surfaces de paroi brûlées dans la pièce 61 donnent des canaux annulaires par lesquels le fluide de refroidissement peut s'échapper et emporter avec lui les particules métalliques créées dans un effet de chasse.

La dimension et le nombre'-des-'pansages ou trous 51 pour du fluide de refroidissement dépendront de la dimension de l'électrode 18. Les trous 56, 57 et 58 alignés dans la rondelle 48 élastique, dans la paroi 42 d'extrémité de Γ' électrode et dans la plaque 2'8 "formant le support ont pour unique fonction de purger l'intérieur de l'électrode 18 en permettant l'écoulement de fluide de refroidissement le long du trajet indiqué généralement par les flèches 66. La purge de l'intérieur de l'électrode procurée par les trous 56, 57 et 58 de purge à l'extrémité 34 du support de l'électrode s'est avérée produire une grande augmentation des performances d'un désintégrateur.

On a trouvé qu'en purgeant l'intérieur de l'électrode 18 en remontant jusqu'à l'extrémité 34 de l'électrode qui est maintenue, les électrodes d'un diamètre et/ou d'une longueur .bien plus grande que ce . que l'on utilisait. ... jusqu'ici sont.non seulement pratiques, mais travaillent remarquablement bien en terme de vitesse et de qualité de la coupe. On a trouvé, en outre, que les résultats sont améliorés lorsque la purge totale ou la surface ouverte donnés par les trous 56, 57 et 58 dans la rondelle 48, la paroi 42 d'extrémité et la plaque 28 formant le support sont en relation avec la surface totale de la section transversale des passages ou trous 51 pour le fluide de ref roi"dissement.

Suivant la dimension et la configuration de l'électrode cette relation peut être comprise entre environ 50 % et 150 %. Dans la plupart des cas,, il est souhaitable de régler ou de restreindre la surface ouverte de purge pour l'intérieur de l'électrode 18 tubulaire de manière à ce que plus que la moitié du courant de fluide de refroidissement ait un effet de chasse ~ sur la paroi extérieure de l'électrode.

Les passages 51 pour le fluide de refroidissement peuvent avoir un diamètre d'environ 2,4 à environ· 3, 2 mm. Des trous ou des perçages de cette dimension ne laisseront pas de noyau ou un noyau minimum alors que l'électrode 18 coupe en passant dans une pièce. Si un noyau peut être laissé par des passages de fluide de refroidissement, soit parce qu'ils sont d'une dimension trop grande ou pour d'autres raisons, ces noyaux peuvent être éliminés en faisant simplement tourner l'électrode de quelques degrés autour de son axe longitudinal.

Il va de. soi, que. l'électrode tubulaire en forme de colonne peut avoir d'autres formes de section transversale telle qu'une section transversale carrée, rectangulaire ou hexagonale. Il est en outre envisagé que l'électrode ,p,uie.se être fermée sans une paroi de ...

l'extrémité à son extrémité opposée à l'extrémité coupante. Dans ce cas, on peut utiliser un support ou son équivalent pour restreindre et ainsi limiter le courant de fluide de refroidissement revenant par l'intérieur de l'électrode.

L'électrode 18 coupera du matériau dans environ 0,8 mm de ses surfaces de paroi intérieure et extérieure. Par la présente invention, on a 'obtenu -une uniformité beaucoup améliorée de la coupe et de la durée de vie de l'électrode en raison de l'effet de chasse sur l'intérieur et l'extérieur de l'électrode et du fait que l'on évite en conséquence que les particules soient soumises à nouveau à l'arc, particules qui sinon pourraient être piégées entre les parois extérieure et intérieure de l'électrode et les parois voisines de la pièce “que ly on -coupe.

Il va de soi que cette description n'a été donné qu'à titre d'exemple et que l'on peut y apporter de nombreuses modification-s-en ajoutant, -en-modifiant ou éliminant des détails sans sortir de la portée de l'enseignement contenu dans ce mémoire. L'invention n'est donc pas limitée à des détails particuliers de ce mémoire si ce n' est que sa portée est limitée nécéssairement par les revendications annexées.

Claims (9)

1. Procédé de désintégration d'un corps en métal, en utilisant une électrode en graphite tubulaire à paroi en colonnes, ayant un intérieur et un extérieur et une extrémité coupante pour découper un canal à limite fermé dans un corps en métal, caractérisé en ce que l'on fait vibrex.......l'él.e.ctrode dans .une. direction parallèle à: sa.., direction de colonne tout en appliquant une tension pour faire jaillir et rompre un arc entre l'extrémité coupante et le corps pour faire que des zones du corps à l'arc deviennent fondues, on envoie du fluide de refroidissement par la paroi de l'électrode à partir d'une extrémité opposée éloignée de l'extrémité coupante pour produire un choc thermique et rompre des zones de surface fondues du corps chauffé par du courant appliqué.....par l'électrode venant en contact avec ces zones de surface en des particules solidifiées, l'électrode venant en contact avec le corps en sa position avant d'un cycle de vibration et fournissant du fluide de refroidissement au corps lorsque l'électrode est en sa position arrière du cycle de vibration et permettant à du fluide de refroidissement de chasser les particules solidifiées à la fois le long de l'extérieur et de l'intérieur de T'électrode.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on restreint un trajet sur le . fluide de refroidissement portant des particules solidifiées de l'extrémité coupante de l'électrode dans l'intérieur de l'électrode pour limiter son volume à moins que le volume du fluide de refroidissement comportant des particules solidifiées à partir de l'extrémité coupante sur l'extérieur de l'électrode.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce -que Ί'··©η -«-limdifee· -ie .-.volume-· du fluide de refroidissement comportant des parties solidifiées à partir de l'extrémité coupante dans l'intérieur de l'électrode par la dimension d'une zone ouverte dans une paroi fermant -1'extrémité-opposée-de l'électrode. ..... ·*·

4. Electrode (18) en graphite pour un désintégrateur (10) de métal, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps creux en colonne, le corps ayant une paroi formant jupe ouverte à. une extrémité et au moins ouverte partiellement à une extrémité opposée à la une extrémité, la paroi formant jupe ayant une pluralité de trous (51) s'étendant entre ladite une extrémité et l'extrémité opposée, conçus pour ‘ conduire de l'agent de refroidissement liquide de l'extrémité opposée à -1 ' extrémité ouverte-, 1'-extrémité. . ouverte ayant une zone de purge conçue pour purger une partie du volume du fluide de refroidissement passant par les trous de la paroi formant jupe.

5. Electrode (18) en graphite suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la zone de purge représente d'environ de 50 à 150 % de la surface totale de section transversale des trous (51) de la paroi formant jupe.

6. En combinaison, une électrode (18) en graphite et un support (17) de l'électrode (18) à utiliser dans un désintégrateur (10) de métal, caractérisé en ce que l'électrode (17) a un corps creux en colonne ayant une ouverture' de paroi formant jupe à une extrémité, la paroi formant jupe ayant une pluralité de trous (51) s'étendant entre la une extrémité et une extrémité opposée, les trous (51) étant conçus pour conduire du fluide de refroidissement liquide de l'extrémité opposée à 1 '„ext.némité.-.ouverte,, ..u.le.-.s.up.po-rt .(.1.2) ,.„étant.proportionné -pour coopérer avec l'électrode et la supporter à son extrémité opposée lorsque l'électrode (18) est montée sur un désintégrateur (10) de métal, l'électrode (18). et le support (17 ) ,--éfea-nt -«con-struit'S -et -conçus pour- purger une partie du volume du fluide de refroidissement liquide dans un espace compris entre une pièce, qui est désintégrée et une surface intérieure de la paroi formant jupe.

7. Combinaison suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le support (17) est conçu pour conduire un courant électrique de désintégration avec l'électrode (18) .

'8. Combinaison ...suivant la revendication ....7.., ..caractérisée en ce que l'un ou les deux du support (17) et de l'électrode (18) ont des zones de purge, qui limitent un volume du fluide de refroidissement passant dans le dit. espace.

9. Combinaison suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'une section transversale de la zone limitée du support (17) et/ou de l'électrode (18) représente environ 50 à 150 % de la surface de section transversale totale des trous dans la jupe.