<Desc/Clms Page number 1>
" Perfectionnements apportés aux procédés de fusion des métaux légers ou ultra-légers ".
L'invention est relative aux procédés et dispositifs pour la fusion des alliages légers ou ultra-légers, c'est-à-dire, d'une façon générale, tous alliages contenant, soit de l'aluminium, soit du magnésium, soit l'un et l'autre de ces métaux (le métal dominant étant l'aluminium ou le magnésium), avec éventuellement, dans chaque cas, un ou plusieurs métaux d'addition;
elle concerne, notamment, paami ces alliages, ceux destinés plus spécialement à la fabrication des organes des moteurs, tels par exemple que ceux dénommés alliages "Y", alliages "RR" etc. de même encore que les alliages autoprotégés contre la corrosion, tels que ceux à base d'aluminium et de magnésium, avec du zirconium en proportion parexemple comprise entre 0,05 et2 %, voire davantage, et, éventuellement d'autres métaux d'addition (le magnésium, pour ces alliages autoprotégés, étant de préférence en
<Desc/Clms Page number 2>
proportion supérieure à 10 %).
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés et dispositifs tels qu'ils permettent d'éviter certains défauts des susdits alliages, en particulier la porosité due à la libération de l'hydrogène dissous.
Elle consiste, principalement, à soumettre le métal ou l'alliage, au cours de son refroidissement, à l'action d'un gaz sous pression.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les alliages obtenus à l'aide des procédés du genre en ques- tion et comportant application de ces mêmes dispositions, les dispositifs spéciaux propres à leut obtention, ainsi que les installations comprenant de semblables dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, Sure bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
Les figs 1 et 2, de ce dessin, montrent en coupe un dispositif pour opérer la fusion d'un lingot, selon les procédés conformes à l'in- vention, ledit dispositif étant lui-meme établi conformément à deux modes de réalisation différents de l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diver- ses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple d'opérer la fusion d'un lingot en métal léger -- par exemple encore en un alliage aluminium-magnésium-zirconium --, ledit lingot étant destiné à être utilisé ultérieurement, soit pour l'étirage, soit pour la fonderie de pièces, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
Il est connu que les alliages en question présentent, dans
<Desc/Clms Page number 3>
certaines conditions et tout au moins en surface, une porosité qui altère leurs qualités et qui semble due à la libération de l'hydrogène généralement dissous dans l'aluminium.
Pour remédier, notamment, à cet inconvénient, en même temps que pour conduire à divers autres avantages, on procède de façon telle, pour opérer la fusion de l'alliage, que la masse en fusion puisse être soumise à l'action d'une pression, c'est-à-dire notamment d'une pression de gaz, au cours de son refroidissement, ou pendant au moins partie notable de son processus de refroidissement.
A cet effet, on peut bien entendu procéder de multiples manières et on va donner ci-dessous un aperçu des diverses disposi- tiona susceptibles d'être adoptées pour obtenir l'alliage désiré à partir de ses constituants, étant entendu que certaines de ces dispositions pourraient, le cas échéant, être utilisées isolément.
On commence de préférence par fondre l'aluminium, par exemple dans un creuset en graphite, jusqu'à une température d'envi- ron 700 . Une fois celle-ci atteinte, l'aluminium est brassé, et, quelques minutes après, on enlève la couche d'oxyde et de crasse qui se forme à la surface du métal.
On peut alors procéder à l'addition du zirconium, avanta- geusement sous la forme d'un alliage-mère préalablement fondu, dont les teneurs en zirconium sont par exemple de l'ordre de 3 à 4 %.
Il reste ensuite à procéder à l'introduction du magnésium, laquelle on réalise, comme connu, sous au moins un flux protecteur; il y a intérêt, cependant, à s'y prendre comme suit.
On ajoute d'abord, à la surface du métal tel que traité ci- dessus et lorsqu'il a atteint une température de l'ordre de 750 ,'un mélange de sels de magnésium et autres, tels que connus dans le commerce sous la dénomination de Elrasalz.
Quand ce sel est suffisamment fondu et qu'il a couvert la surface du métal, d'un film homogène et adhérent, on introduit le magnésium préalablement cassé en gros morceaux, celui-ci étant mainte- nu sous la surface du flux par une raclette.
<Desc/Clms Page number 4>
Lorsque la fusion du magnésium s'est opérée, on ajoute une nouvelle couche de flux à la surface du métal, et l'on porte la température de celui-ci à 850 . Lorsque le flux est parfaitement fondu, on opère un brassage violent, à la fois du flux et du métal, pour mélanger ces deux copps dont les densités sont assez voisines.
L'opération est recommencée deux ou trois fois, jusqu'au moment où la surface du métal débarrassée du flux ait un aspect légèrement laiteux.
A ce moment, on laisse descendre la température à 750 environ, toujours en protégeant le métal sous le flux qui a été employé jusqu'alors.
On obtient ainsi un alliage qui, grâce aux opérations qui précèdent, a été soustrait à l'oxydation très violente qui tend à se produire sur le magnésium en surface, et, en outre est pratiquement pur, du fait qu'à la dernière opération, et concurremment à l'abaissement de la température, une partie du flux est passée au fond du creuset et a entraîné avec lui les diverses impuretés non solubles que le métal avait pu conserver dans sa masse.
C'est cet alliage que l'on peut utiliser pour couler dans les lingotières, opération qui selon l'invention fait intervenir, comme indiqué ci-dessus, la pression au cours du refroidissement.
En ce qui concerne la coulée proprement dite, on la réalise par tous moyens connus, de préférence lentement, par la méthode connue sous le nom de d'Urvile, ou coulée tranquille ou sous peau. Le métal, pour chaque lingot à obtenir, est par exemple coulé sous son flux, à environ 750 , dans un tube d'acier conique 1 à parois minces; à titre purement indicatif, pour un cône de 1 mètre de long et d'un diamètre moyen de 20 cm, l'épaisseur du métal sera de 5 à 10 m/m.
En ce qui concerne les moyens pour exercer la pression, on les réalise par exemple en introduisant la ou les lingotières
<Desc/Clms Page number 5>
dans une enceinte susceptible d'être fermée de façon étanche (fig.l), ou bien encore on coiffe la ou les lingotières d'une cloche de @ mise en pression (fig. 2).
Selon le premier mode de réalisation (fig. 1), l'appareil de mise en pression comporte un cône 2 fermé à sa base, et propre à être fermé, après introduction du tube 1 contenant sa charge de métal en fusion, par une cloche 3, avec bien entendu garnitures d'étanchéité appropriées 4 entre les collerettes 5 comportées par les parties en regard.
Ladite cloche est reliée, par un tube souple ou rigide 6, à une source de gaz comprimé, celui-ci pouvant être par exemple de l'air, du gaz carbonique, de l'azote, de l'argon etc. et des moyens étant prévus pour introduire ce gaz et en régler à volonté la pres- sion de travail,- laquelle peut être, par exemple, de l'ordre de 5 à 6 kgs ou davantage (et peut éventuellement être faite variable au cours du refroidissement).
Selon le deuxième mode de réalisation, la cloche 3 serait montée sur un support 7 sur lequel reposerait de façon étanche, en 8, la lingotière (fig. 2).
En ce qui concerne enfin les moyens pour refroidir le métal à partir de sa température de fusion, on les agence de toute manière appropriée connue, par exemple en immergeant le cône 2 (fig. 1) ou le tube 1 (fig. 2), dans l'eau froide, en totalité ou seulement, et de préférence, sur une partie de la hauteur, par exemple sur les! .
3
Si nécessaire, des moyens spéciaux peuvent être prévus pour nourrir au cours du refroidissement de façon à éviter une retassure trop. importante, ces moyens consistant par exemple en une masselotte 9 disposée à proximité du métal.
La vitesse de refroidissement sera bien entendu judicieu- sement déterminée; dans le cas envisagé, d'un alliage Al-Mg-Zr, cette vitesse sera relativement grande, de façon que la cristalli- sation troublée se fasse vite et ne permette pas un refroidissement exagéré des cristaux. Cette précipitation troublée est en effet
<Desc/Clms Page number 6>
favorisée par le zirconium qui, si le refroidissement est trop lent, se précipite tout seul ( ou vraisemblablement sous forme de Al3Zr) dans le fond du creuset : on n'obtient plus alors une microstructure, alors que justement les qualités des alliages en question, notamment la résistance à la corresion, sont conditionnées par la présence d'une microstructure.
Pour améliorer encore la fusion des alliages en question, on pourra, selon une autre disposition de l'invention, revêtir l'intérieur du tube de coulée d'une couche d'une substance neutre telle que le mélange : silicate de soude et blanc de Meudon ou magnésie. L'opération peut s'effectuer par projection au pistolet et séchage à 300 au moins.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut obtenir des alliages possédant des qualités remar- quables; par l'action combinée du refroidissement et de la pression, on evite en effet tout phénomène de sursaturation physique du système, pouvant entraîner un dégagement d'hydrogène. En outre, le susdit revêtement empêche toute cause d'oxydation pouvant tendre encore à favoriser ce dégagement d'hydrogène.
Conne il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précede, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment, celles pour lesquelles elle serait appliquée à la coulée de l'aluminium ou du magnésium, celles pour lesquelles elle serait appliquée à la coulée de pièces de fonderie, la pression étant maintenue au cours du refroidissement.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.