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"Perîecionnements aux presses pour l'extrusion (ou filage) de métaux"
La présente invention est relative aux presses pour l'extrusion (ou filage) de métaux, presses du type dans lequel un récipient est alimenté en métal fondu que l'on laisse refroidir afin de l'amener à létat plastique pour 1'* extrader ensuite, hors du récipient, par l'effet d'un mouvement relatif dudit récipient et d'un piston. Dans les presses de grandes dimensions, une grande quantité correspondante de métal en fusion doit être amenée à l'état plastique
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avant que l'extrusion ait lieu et un temps important est nécessaire pour le refroidissement du métal jusqu'à la température appropriée à l'extrusion. Cette période peut, par exemple, atteindre vingt minutes.
La présente invention prévoit des dispositifs grâce auxquels il est possible de réduire dans une mesure notable le temps nécessaire au refroidissement.
Une presse pour l'extrusion de métaux, établie conformément à l'invention, comprend un organe de refroidissement destiné à être déplacé à l'inté- rieur du piston de la presse, avant le remplissage du récipient de ladite presse,et à être déplacé hors du piston dans une masse de métal en fusion contenue dans le récipient, à l'effet d'augmenter la vitesse normale de refroidissement du métal en fusion pour l'amener au degré de plasticité requis pour l'extrusion- De préférence, l'organe de refroidissement est établi pour pénétrer au centre du récipient de manière qu'il soit mis en contact avec le métal se trouvant à la distance la plus grande de la paroi du rrécipient. L'organe de refroidissement peut, par /-barre exemple, affecter la forme d'une métallique pleine ;
il peut aussi être constitué par un organe métallique creux fermé à son extrémité extérieure.
L'organe de refroidissement peut être à une température de beaucoup inférieure à celle du métal en fusion contenu dans le récipient et avoir une capacité appropriée d'absorption et de dissipation de la chaleur. Lorsque l'organe de refroidissement est placé dans le métal en fusion, de la chaleur est soustraite audit métal par l'organe de refroidissement, ce qui a pour effet d'augmenter la vitesse normale de refroi-
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dissement du métal en fusion pour l'amener à l'état plastiques la chaleur étant transmise de l'organe de refroidissement au piston.
L'organe de refroidissement est disposé pour coulisser à l'intérieur du piston de la presse et un dispositif à pression est prévu pour refouler l'organs de refroidissement hors du piston, dans le métal en fusion contenu dans le récipient, et pour le maintenir dans le récipient, pendant que le piston exerce une pression sur le métal plastique pour l'extruder.
Sur le dessin annexée on a représenté à titre dexemples et d'une manière schématique deux modes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin : -verticale La figure 1 montre en coupe/un mode de réalisation de la presse;
La figure 2 est une coupeverticale,à plus grande échelle, d'une partie de la presse;
La figure 3 montre, également en coupe verticale, un autre mode de réalisation de la presse;
La figure 4, enfin, est une coupe par IV-IV de la figure 3 en regardant dans le sens aes flèches.
La presse représentée sur la figure 1 est du type dans lequel le récipient est mobile et le piston fixe, tandis que la presse représentée sur la figure 3 est du type dans lequel le piston est mobile et le récipient fixe.
Dans le mode de réalisation des figures
1 et 2, la presse comprend un récipient 1 destiné à recevoir le métal en fusion et un piston 3 pour l'extrusion ou filage du métal, après qu*il a été amené
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à l'état plastique, à partir de l'extrémité inférieure du récipient sur laquelle est montée une boîts à filière 6 comportant une entretoise 4 et un orifice 5 à travers lequel est extrudé le métal plastique.
Si la presse fonctionne pour produire par extrusion une gaine de plomb sur un câble élec- trique, par exemple, son fonctionnement général est le suivant : on remplit le récipient 1 de plomb en fu- sion et on déplace vers le haut ledit récipient, avec la botte à filière 6, pour amener le piston 3 en contact avec la surface du métal en fusion et pour exercer une pression sur ledit métal. Le métal est refroidi au moyen d'eau circulant dans une chambre 100 et il est amené ainsitau degré de plasticité convenant à l'extrusion ; le récipient 1 et la boite à filière 6 sont alors déplacés de nouveau vers le haut de manière que le piston pénètre dans le récipient et que le métal plastique soit refoulé hors de l'ouverture 5 sous forme de tube sur le câble.
Après extrusion, on abaisse le récipient et la boite à filière et on remplit de nouveau le récipient avec du métal en fusion afin que l'appareil soit prêt pour une autre opération d'extrusion. Les mouvements du récipient 1 sont produits par un piston hydraulique 2 placé sous la boîte à filière 6 et travaillant dans un cylindre hydraulique 190 Le câble à recouvrir passe à travers la presse dans une direction horizontale.
Pour réduire la période de refroidisse- ment normalement nécessaire pour amener le métal en fusion à l'état plastique avant qu'il puisse être extrudé, ou filé, on munit le piston 3 d'un.organe de refroidissement 8 disposé pour être poussé vers le bas
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à travers le piston, dans le métal en fusion se trouvant dans le récipient l, dès que ce dernier a été rempli. A cet effet le piston 3 affecte la forme d'un organe tubulaire de manière qu'il puisse recevoir @@ et guider l'organe de refroidissement 8.
Dans le piston sont ménagés trois passages communi- cants 7, .21 et 210 disposés au centre et ayant des diamètres différents, le passage supérieur 7 étant de diamètre supérieur à celui du passage intermédiaire 21 de telle manière qu'un épaulement 17 se trouve ménagé entre ces deux passages. A l'extrémité supérieure du piston 3 est disposée une douille 10 vissée dans ledit piston et percée d'un passage 11 ayant même axe et même diamètre que le passage 7. L'extrémité supérieu- re de la douille est fermée par un bouchon 12 percé d'un passage 13 de petit diamètre communiquant avec un tuyau 14. Le piston 3 estvfixé à une bague 22 elle- même fixée dans une tête ou crosse 15. Un passage 16 est ménagé dans la pièce 15 pour l'entrée du tuyau 14 et pour le logement de la douille 10.
La passage 7 du piston 3, en combi- naison avec le passage 11 de la douille 10, forme un cylindre de travail pour l'organe de refroidissement 80 Oe dernier est de forme cylindrique et, comme on le voit sur la figure 2, il comporte une tête 20 et une tige 25 se terminant par une partie inférieure tronconique 24. La tête à un diamètre supérieure à celui de la tige 23 et travaille, à la façon d'un piston, dans le cylindre formé par les passages 7 et 11 du piston 3, 1:' épaulement 17 limitant le mouvement
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de-descente de leorgane de refroidissement b lorsqu'il est refoulé vers l'extérieur à l'extrémité inférieure
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du piston 3, le bouchon 12 limitant le mouvement de montée dû-dit organe lors de sa course de retour.
La tige cylindrique 23 s'ajuste à frottement doux dans la partie inférieure du piston 3 et le passage 210 ménagé dans cette partie du piston est muni de rainures ou gorges 25 formant un joint du type labyrinthe.
La construction de l'organe de refroi- dissement est représentée sur la figure 2. La tête 20 est munie d'une rondelle 2b flexible en cuir, ou d'un autre organe analogueformant joint, pour empêcher l'échappement de l'eau au-delà de la tête de l'organe de refroidissement, vers le bas, ladite rondelle étant maintenue en place par un anneau 27 et des vis 28.
Au centre de l'organe de refroidissement est ménagé un passage 9 qui reçoit un tube 29 maintenu écarté du fond du passage précité par un anneau 30 fixé à la partie supérieure du tube. Le diamètre du tube 29 est tel qu'un espace notable se trouve ménagé entre ledit tube et la paroi du passage 9, espace assurant la circulation de l'eau vers le bas le long du tube 29 et vers le haut dans l'espace compris entre le tube et la paroi du passage 9. Le tube 29 est maintenu à dis- tance du fond du passage 9, comme il a été dit plus haut, par l'anneau 30 reposant sur les vis 28.
Le mouvement ascendant du piston hydraulique 2 est provoqué par de l'eau amenée par un tuyau 31 dans l'extrémité inférieure du cylindre 19.
Le mouvement descendant du piston hydraulique est provoqué par de l'eau amenée par un tuyau 32 dans un espace annulaire 33 ménagé entre le piston hydraulique 2 et le cylindre 19.
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Si l'on suppose que lorgane de refroi- dissement 8 est à lextrémité supérieure de sa course et que le récipient 1 occupe sa position la plus basse, l'extrémité inférieure de l'organe de refroidissement se trouvera sensiblement à fleur de l'extrémité infé- rieure du piston 3. le récipient est alors prêt à recevoir une nouvelle charge de métal en fusion. Dans un délai aussi court que possible après le chargement du récdpient 1, on refoule l'organe de refroidissement 8 vers le bas dans le métal en fusion contenu dans le récipient et on augmente ainsi notablement la vitesse normale de refroidissement dudit métal..
Le refoulement de lorgane de refroidissement dans le métal en fusion est obtenu au moyen d'eau pénétrant au-dessus dudit organe par le tuyau 14 et par le passage 13 du bouchon 12. L'organe de refroidissement ppénètre 'dans le métal en fusion au centre de celui-ci; la chaleur est sous- traite au métal et est transmise par l'organe de refroidissement à l'eau qui y est contenue), ainsi qu'au piston 3 par lequel elle est rayonnée dans l'atmosphère environnante. Une certaine quantité de chal@ur est également transmise à la crosse 15 et est rayonnée par elle.
Dès que l'organe de refroidissement a été refoulé vers le bas dans le métal en fusion, on soulève le récipient 1 pour amener l'extrémité infé- rieure du piston 3 en contact avec la surface du métal en fusion et le piston exerce ensuite une pression sur le métal pendant que ce dernier est refroidi. Cette pression est relativement petite si on la compare à la pression d'extrusion ou de filage. Le récipient 1 est soulevé par leau arrivant sous le piston hydraulique 2,
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par le tuyau 51, dans le cylindre hydraulique 19.
Pen- dant ce mouvement de montée du récipient 1, l'extré- mité inférieure de l'organe de refroidissement 8 vient en contact avec le reste de la charge précédente se trouvant dans le récipient et aussi avec l'entre- toise 4 de la boîte à filière 6, de telle manière que le mouvement ascendant du récipient provoque également o un mouvement ascendant d'une certaine amplitude de l'organe de refroidissement 8 : l'eau s'écoule hors du pis-ton 3 par le tuyau 14 et passe par le tuyau 31 Fous la face inférieure du piston hydraulique 2.
Lorsque le métal contenu dans le réci- pient 1 a été amené au degré requis de plasticité, le récipient est de nouveau soulevé et la pression d'ex- trusion est exercée sur le métal plastique pour refouler celui-ci hors de l'orifice 5 sous la forme d'un tube autour du câble à gainer. Pendant que l'ex- trusion a lieu, l'organe de refroidissement 8 est refoulé vers le haut par contact de son extrémité inférieure avec l'entretoise 4 de la boîte à filière 6 ; pendant ce mouvement l'eau est bloquée derrière l'or- gane de refroidissement mais l'augmentation de pression est empêchée par l'échappement deau du tuyau 14 par une soupape de sûreté 54.
Au moment où l'opération d'extrusion est terminée, l'organe de refroidissement 8 s'est trouvé poussé vers le haut à l'intérieur du piston 5 et il occupe, dans ledit piston,, sa position primitive. Le récipient 1 et la botte à filière 6 sont ramenés à leurs positions primitives par l'eau pénétrant dans l'espace annulaire 33 entre le piston hydraulique 2 et la paroi du cylindre hydraulique 19.
Après retour du récipient 1, celui-ci est prêt à
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recevoir une autre charge de métal en fusion.
Le contrôle de l'admission d'eau pour la commande de l'organe de refroidissement 8 et du piston hydraulique 2 peut être convenablement assuré par le dispositif de valves représenté à la gauche de la figure 1. Ce dispositif comprend deux boîtes 35 et 36 contenant chacune quatre valvesfonctionnant par paires. Dans la botte 35, les valves 37 et 38 s'ouvrent et se ferment ensemble, les valves 39 et 40 s'ouvrant et se fermant de même Dans la botte 36 les valves 41 et 42.s'ouvrent et se ferment ensemble, les valves 43 et 44 s'ouvrant et se fermant de même.
Pour refouler 1%organe de refroidisse- ment 8 dans le métal en fusion, on admet de l'eau à basse pression par un tuyau 45 à la valve 37 qui est ouverte, l'eau s'écoulant ensuite par le tuyau 14 jusqu'au piston 3, puis dans l'organe de refroidisse- ment 8. Les valves 39 et 40 sont fermées à ce moment.
Les valves 37 et 38 sont ensuite fermées et de l'eau sous forte pression est admise à la botte 36 par un tuyau 46 grâce à l'ouverture d'un robinet d'isolement 47, l'eau s'écoulant alors dans le cylindre hydrau- lique 19, sous le piston hydraulique 2, par la valve 42 et le tuyau 31. On élève alors la pression de l'eau pour produire la pression d'extrusion, et , lorsque 1''opérationd'extrusion est achevée; les valves 43 et 44 sont ouvertes tandis que les valves 41 et 42 sont fermées, l'eau sous pression élevée sécoulaht par le tuyau 32 dans l'espace annulaire 35 pour ramener le récipient 1 à sa position primitive.
Au moment où l'on donne au récipient son mouvement asoendant initial, l'eau s'écoulant du piston 3 passe
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par le tuyau 14, les valves 57 et 38, le tuyau 48, la valve 42 et revient au tuyau 31. Pendant que le piston hydraulique 2 se meut vers le haut, l'eau s'écoule de l'espace annulaire 35 par le tuyau 32 et les valves 43 et 44 pour revenir à un tuyau de retour 49.
Les rainures ou gorges 25 de la partie inférieure du piston 5 sont prévues pour empêcher le passage de métal le long de la surface de l'organe de refroidissement vers l'extrémité supérieure de celui-ci.
On voit sur la figure 1 qu'un tuyau 50 communique avec un passage longitudinal 51 du piston 3, passage qui communique lui-même avec un passage latéral 52 de faible longueur. Ce dernier communique à son tour avec un jeu prévu entre l'organe de refroidissement et le passage 21 du piston. Le tuyau 50, avec les passages5l et 52, permet l'échappement de la vapeur ou de l'eau si une fuite d'eau quelconque existait à l'endroit de la tête 20 de l'organe de refroidisse- ment 8.
Dans le mode de réalisation des figures 5 et 4, la presse comporte un piston mobile 3 et un récipient fixe 1. De même que dans la construc- tion précédente, le piston est constitué par une pièce creuse présentant des passages 7, 21 et 210 pour recevoir l'organe de refroidissement 8, le passage 210 comportant des rainures ou gorges 26 qui forment joint. L'extrémité supérieure du piston 5 présente une tête élargie 55 servant de piston et se déplaçant dans un cylindre hydraulique 19; l'eau est admise par un tuyau 54 dans le passage 7 pour refouler l'organe de refroidissement 8 vers le bas dans le métal
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en fusion contenu dans le récipient 1 et aussi pour refouler le piston 3 vers le bas dans le récipient.
Le mouvement de montée de l'organe de refroidissement est limité par un bouchon 12 percé d'un passage 13 destiné à permettre centrée de l'eau sur le coté supérieur de l'organe de refroidissement. Le mouvement ascendant du piston 3 et de l'organe de refroidissement 8 est commandé par 1''admission deau dans les tuyaux 55 et 56. L'eau pénètre dans des espaces annulaires 57 et exerce une pression sur les extrémités inférieures de tiges de piston 58 travaillant dans des cylindres 59 et reliées au piston 3.
Les tiges de piston 58 sont reliées à leur extrémité supérieure à des pièces 59 de forme convenable auxquelles sont fixées des pièces 60 arquées s'étendant longitudinalement et fixées par leur extrémité supérieure à la tête 53 du piston 3.
Ce dernier, les pièces arquées 60 les pièces 59 et les tiges de piston 58 se meuvent ainsi ensemble vers le haut et vers le bas- Les pièces arquées passent dans des presse-étoupe 61 et le piston 5 dans un presse-étoupe 62, lesdits presse-étoupe étant montées dans un anneau 63 boulonné sur l'extrémité infé- rieure du cylindre hydraulique 19. -'organe de refroidissement est construit de la mme manière que celui de la figure 2 mais il est plus long que ce dernier. Les presse-étoupe sont munis de pièces de garniture.
Le contrôle de l'alimentation en eau est convenablement réalisé par le dispositif de valves représenté à la droite de la figure 3. Ce dispositif comprend une botte 64 contenant des valves 65, 66, 67 et 68, une valve 69 disposée sur un tuyau d'alimentation
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à basse pression 71 et une valve 90 disposée sur un tuyau d'alimentation à haute pression 72.
Lorsque l'organe de refroidissement 8 occupe sa position la plus haute, le récipient 1 est prêt à être rempli. Après remplissagede l'eau à basse pres- sion est admise au tgyau 71 duquel elle s'écoulé, par la valve 67, dans le tuyau 54 et,par le passage 7, dans le piston 3, en refoulant vers le bas l'organe de refroidisse ment dans le métal en fusione De l'eau à haute pression est ensuite admise sur le coté supérieur de la tête 53 du piston 3 par les valves 90 et 67, la valve 69 étant fermée.
Ceci amène le piston 3 en contact avec la surface du métal en fusion contenu dans le récipient 1. Lorsque le métal est prêt pour 1'extrusion, on augmente la pression de l'eau et le piston 3 glisse sur l'organe de refroidis- sement 8 pendant qu'il est refoulé dans le récipient. Pen- dant le mouvement de descente du piston 3 l'eau est chassée sous les tiges de piston 58 par le tuyau 55 et les valves66, 65 et 68 dans un tuyau de retour 73. Le piston 3 est ramené à sa position primitive par de l'eau à haute pression s'écoulant par les valves 90 et 66 sous les tiges de pis- ton 58, l'eau s'écoulant ensuite de la partie supérieure de l'organe de refroidissement 8 et de la tête 53 du pis- ton 3 par le tuyau 54, les valves67 et 68 et le tuyau 73.
Lorsque l'organe de refroidissement 8 et le piston 3 pènè- trent dans le récipient 1, le métal en fusion stécoule dans les rainures ou gorges et il se solidifie finalement pour former un joint temporaire entre lesdits organes ce qui fait que, lorsque le piston 3 est déplacé vers le haut après l'extrusion, l'organe de refroidissement 8 est entratné avec lui.
Le piston 3 comporte despassages 51 et 52 permettant l'échappement de l'eau ou de la vapeur comme dans le mode de construction de la figure 1.
Dans les deux constructions} l'organe de refroidissement 8 est supporté à l'intérieur du
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piston 3 par friction avant le remplissage du réci- p ient 1 avec le métal en fusion.
Dans le mode de construction de la figure l' l'organe de refroidissement a tendance a être refoulé vers le haut hors du récipient lorsqu'une pression est exercée par le pistnn 3 sur la surface du métal contenu dans le récipient; à la fois avant et pendant l'extrusion. Cette tendance de l'organe de refroidissement à monter est indépendante du mouvement positif imprimé audit organe par la montée du réci- pient 1. Dans la construction de la figure 3, l'organe de refroidissement 8 a tendance à monter lorsque le piston 1 est refoulé vers le bas en contact avec la surface du métal contenu dans 'le récipient, avant lextrusion et aussi pendant cette dernière.
Par un choix convenable des dimensions des surfaces, sur lesquelles s'exerce la pression, de l'organe de refroidissement 8, c'est-à-dire des sections transver- sales de la tête de piston 20 et de la partie consti- tuant la tige de l'organe de refroidissement, on peut équilibrer les pressions agissant au-dessus et au- dessous de 1*organe de refroidissement pour une série donnée de conditions de pression et, dans le cas de la figure 1, pour des dimensions du piston de presse 3 et du piston hydraulique 2 et, dans le cas de la figure 3, pour des dimensions du piston de presse 3 et de la tête 53 dudit piston.
L'organe de refroidissement 8 et le piston 3 peuvent être établis de longueur suffisante et telle que le piston serve de guide effectif à l'organe de refroidissement pour le maintenir en place dans le récipient pendant l'opération de refroidisse- ment. L'organe de refroidissement peut être refoulé
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dans le métal contenu dans le récipient par la pression d'un liquide ou d'un gaz et un gaz ou un liquide peuvent être introduits dans l'organe de refroidisse- ment pour y jouer le rôle de milieu réfrigérant.
Sur les figures 1 et 3 on a représenté une entretoise 4 placée à l'extrémité inférieure du récipient 1. Cette entretoise sert à diviser le métal plastique en deux courants séparés au moment où il approche de l'orifice 5 par lequel il est extrudée Grâce à la disposition de l'organe de refroidissement 8 conformément: à laquelle cet organe est introduit au centre du récipient l, le refroidissement du métal en fusion est réalisé de la manière la plus efficace et le passage du métal plastique au-delà de l'entretoise 4 jusqu'à l'orifice d'extrusion 5 est facilité.
Bien que l'introduction de l'organe de refroidissement 8 dans le récipient 1 réduise la capacité de ce dernier, cette réduction peut être rendue petite et l'incouvénient de ladite réduction peut être compensé, et au-delà) par Davantage résul- tant de la réduction du temps nécessaire au refroidis- sement pour amener le métal en fusion à l'état plastiquée Cette période de refroidissement peut, par exemple, être réduite de vingt minutes à un temps aussi court que cinq minutes.