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PROCEDE ET AGENCEMENT POUR LA FABRICATION DE PIECES A COULEE
COMPLEXE, PAR IMERSION.
Il est connu de fabriquer des coussinets de palier en bronze au plomb, detelle manière que le coussinet établi en forme de puisoir est d'abord chauffé dans un creuset conte- nant, du sel fondu et y est portéà la température voulue. Ce puisoir est rempli completement de masse saline fondue et est introduitdans le bain métallique ,fondu recouvert également d'une couche de sel, le chauffage préalable dansle bain, de sel fondu se fait pour deux raisons :
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En premier lieu la coquille d'ébauche est débarrassée parle sel fondu'chaud-dès saletés qui y adhêrent.
En second lieu il doit se,produire un chauffage jusqu'à -une température voisine de la température dé coulée' pour que par- l'immersion d'une ébauche froide le métal ne fasse .pas
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prise, .dans l'ébauche et autour,de,celle,-cî et'pour-, que des,, . 1 ...1 1 ¯,,- 1 -,, , , , , ,,w. :t 'pour\ 9.D:e -
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temps de chauffage trop longs ne soient pas nécessaires pour la reliquéfaction. Il a déjà été proposé de diminuer l'inconvénient du refroidissement par l'introduction d'une ébauche froide dans le bain de métal fondu en employant des costruc- tions de four à amenée permanente de chaleur.
On parvient alors à effectuer dans un seul creuset le nettoyage dans le sel fondu - qui enferme le bain métallique avec une épaisseur relativement grande - et à plonger la coquille d'ébauche dans le bain métallique à travers le sel. Dans de semblables constructions de fours, de ,la chaleur est amenée constamment par exemple au moyen d'un brûleur à huile ou au moyen de carneaux spéciaux.
Malgré cela il subsiste des désagréments pour les ouvriers par les gaz et les calories nécessaires pour le chauffage ultérieur sont tellement élevées en cas de mauvais degré de transmission de chaleur que le métal doit être par moment surchauffé (ce qui revient à une diminution de qualité de l'alliage de coussinet) ou bien que les différentes pauses entre les opérations d'immersion doivent être rendues tellement grandes qu'il en résulte un fonctionnement peu économique.
Pour la préparation d'une bonne masse métallique fondue à base de cuivre, il était en outre nécessaire jusqu'à présent que l'alliage ou les différents constituants soient d'abord fondus, qu'ensuite l'ensemble de la masse fondue était refroidi jusqu'en-dessous du point de prise du constituant le plus bas et qu'on refondait alors de nouveau avec une flamme aussi neutre que possible. Cette opération était nécessaire pour débarrasser l'alliage métallique de gaz combinés mécaniquement et chimiquement.
Cette perte de temps et de chaleur de fusion, le minime nombre de pièces dans le procédé par immersion à deux creusets peuvent être évités suivant la présente invention.'
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La fusion ainsi que le chauffage ultérieur du bain métallique et le réchauffage des coquilles d'ébauche se font par voie inductive, de préférence à haute fréquence. Cette idée fondamentale'de l'invention peut être réalisée de manières les plus variées. On décrira ci-àprès en détail à l'aide des dessins l'invention, et il est à remarquer que les exemples de réalisation représentés aux différentes figures n'épuisent pas complètement toutes les possibilités mais que,, comme on l'indiquera encore plus tard, les combi- naisons'les plus variées entre elles sont possibles et éventuellement avantageuses.
On a représenté à la figure' 1 en .1 un creuset, normal tel qu'on l'emploie également dans les fours chauffés à l'huile et au coke.' Dans ce creuset se trouve la masse fondue métallique 2 avec un recouvrement 3 relativement mince de masse saline fondue. Lé creuset est entouré aussi coricentriquement que possible par une bobine de haute.fréquence 4 qui, en cas de grandes puissances, peut être faite en tube de cuivre parcouru par de l'eau. Aux extrémités, la bobine de haute fréquence est alimentée par la génératrice 5 représentée seulement schématiquement, tandis que l'inductance de la bobine est compensée par un ou plusieurs condensateurs réglables 6* L'ensemble du creuset peut être fermé par un couvercle 7 qui possède une ouverture conformée pour l'introduction de 'la coquille d'ébauche.
On peut monter 'de la même manière un second creuset 1 non représenté qui contient à la place dé la masse métallique fondue 2 la marne masse saline fondue que celle qui est employée comme couche de recouvrement 3. Tandis que le creuset pour le bain métallique décrit en premier lieu est fait en une matière avantageusement non conductrice ou faiblement conductrice, le creuset pour la masse fondue saline doit être fait en une matière de
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creuset fortement conductrice ou consister en un creuset métallique.
Lors du premier chauffage dans le creuset de la masse saline, lorsque le sel est donc chargé en morceaux, toute l'énergie de haute fréquence de la génératrice 5 est induite au moyen de la bobine 4 dans la paroi 1 du creuset, de sorte que celle-ci s'échauffe et chauffe par rayonnement la masse de sel jusqu'à liquéfaction. Dans le bain métallique au contraire, une grande partie de la production de chaleur en cas d'emploi d'un creuset non conducteur ou faiblement conducteur seulement, apparaît avantageusement dans le métal luimême.
L'opération d'immersion est alors, comme on l'a dit plusieurs fois en d'autres endroits, conduite de telle façon que la coquille d'ébauche est introduite dans le creuset de la masse saline fondue et s'y échauffe à la température du sel.'Le récipient rempli de masse saline est alors introduit dans le bain métallique et rempli de masse métallique fondue.
Pour éliminer les souillures adhérant aux surfaces de liaison, ces surfaces sont raclées au moyen d'une tige d'acier fortement résistante à la chaleur, tandis que le récipient d'immersion se trouve encore dans la masse métallique fondue.
Lors de l'enlèvement de la coquille d'ébauche, celle-ci est basculée obliquement hord du bain métallique, de telle manière qu'une minime quantité de la masse saline fondue reste comme couverture au-dessus du métal dans la coquille d'ébauche.
Pour accélérer l'échauffement de la coquille d'ébauche, on peut renoncer à un surchauffage du bain de sel en luimême lorsqu'on choisit un creuset à conductibilité relativement minime. Dans ce cas les courants de haute fréquence induisent dans la coquille d'ébauche elle-même de nouveau des courants secondaires qui provoquent un chauffage essentiel-
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lement plus rapide que celui pouvant être produit par échan- ge de chaleur avec 'le sel. Comme alors la distance,entre la. bobine de haute fréquence et la coquille d'ébauche est rela- tivement grande, de sorte qu'il se produit une minime absorp- tion de puissance de Débauche, on peut encore opérer de tel- le manière qu'on introduit dans le creuset une sorte de trans. formateur intermédiaire.
Ce dernier consiste, comme le mon- tre la'figure 2, en un tube fendu 7 à paroi épaisse' qui est représenté encore en élévation et en vue en plan à la figure 2b. Le nombre de spires relativement grand de la bobine de haute fréquence 4 induit dans ce corps métallique un courant 8, représenté dans sa valeur instantanée à la figure 2b, qui .est plus grand que le courant primaire dans le rapport de la multiplication des'nombres'de spires primaires' et secondais res. Par suite de la fente dans le corps de ' transformateur intermédiaire, le courant doit, pour pouvoir se fermer, s'é- couler en sens opposés du côté intérieur du forage.
Ce cou- . rant dit secondaire induit alors dans l'ébauche introduite dans le forage, par suite de sa forte intensité de courant, également un courant tertiaire très intense, de sorte que le chauffage dans le creuset de masse saline qui vaut pour un chauffage normal et une température d'environ 1000 /plusieurs minutes, peut être réduit à la moitié. Le corps de transfor- mateur intermédiaire 7 doit être fait en une matière conduc- trice résistant à la chaleur et qui en outre n'est pas atta- quée par la masse saline'ou pas sensiblement.
Un acier résis- tant à la chaleur qui a déjà perdu à ces températures son action magné'tique et d'écran'ou bien un corps de nickel con- vient particulièrement bien.-L'échauffement trop fort de ce corps est évité par la masse saline environnante qui évacue la chaleur..
Le procédé et l'agencement peuvent toutefois être sim-
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plifiés également en ce sens que le réchauffage et l'immersion dans le métal s'effectuent dans un seul creuset. Une disposition convenant dans ce but est représentée à la figure 3, dans laquelle on a choisi également une nouvelle forme de bobine et de creuset (cylindrique) convenant pour un creuset à haute fréquence. La masse métallique fondue se trouve ici jusqu'à la moitié du creuset tandis que l'autre moitié est occupés par la masse saline fondue 3. La coquille d'ébauche est d'abord plongée dans la partie 3 et y est laissée jusqu'à ce qu'elle ait pris la même température que 3. La coquille est alors refoulée jusque dans la partie inférieure du creuset et remplie de métal et également agitée au moyen d'une tige.
Lors de l'enlèvement de la coquille hors du creuset, elle est maintenue obliquement de manière qu'il reste finalement un revêtement de masse saline fondue sur la coquille d'ébauche.
Il est encore à remarquer que dans toutes ces opérations il se produit constamment une amenée de puissance de la génératrice 5 dans la mesure où se fait l'évacuation par les ébauches froides. Les puissances nécessaires à cet effet peuvent être calculées d'avance lorsqu'on connait le rendement de la génératrice, de l'agencement de bobine de creuset ainsi que le poids de la coquille et le nombre de pièces à fournir en une certaine unité de temps. On peut par conséquent par le choix d'une génératrice plus puissante, élever le nombre de pièces pan heure.
Un agencement de creuset suivant la figure 1 nécessite naturellement d'autres puissances qu'un agencement suivant la figuré 2, tandis que dans le cas d'un agencement suivant la figure 2 on peut opérer de telle manière que seulement pendant le temps de réchauffage d'une ébauche la puissance est plus grande et que pour le reste du temps on introduit seulement la puissance nécessaire pour
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maintenir chaude la masse saline fondue ;dans le creuset suivant la figure 1, comme l'ébauche est,introduite à la même température que le bain métallique, une plus petite quantité de chaleur suffit pour maintenir chaude la masse métallique fondue. Les calories nécessaires se déterminent très facilement en fonction du poids spécifique et de la quantité de métal.
Dans la disposition suivant la figure 3, la puissance,est à peu près égale à la somme des puissances des dispositions suivant les. figures.1 et 2.
Pour-obtenir dans ,le sens de la figure 2 un échauffe- ment aussi-fort que possible de la coquille d'ébauche par le, courant de haute fréquence on peut, comme le montre la figu- re 4, en cas d'emploi d'un' creuset 1 relativement mauvais conducteur, engager d'abord la coquille d'ébauche 9 dans la partie supérieure du creuset, la bobine 4 consistant dans la moitié supérieure du creuset en notablement plus de spires que dans la partie inférieure. De ce fait le chauffage'de l'ébauche est accéléré et le temps de travail est raccourci.
Pour diminuer les pertès déjà indiquées à la figure .2 par les grandes distances entre la bobine de chauffage 4 et l'é- bauche 9, le creuset et la bobine de chauffage peuvent rece- , voir la forme représentée à la figure 5. On peut également, comme le montre la figure 6, employer deux bobines séparées
4 et 4' avec des génératrices séparées 5 et 5' et des con- densateurs 6 et 6'. Le réchauffage dans la partie supérieure ,se fait alors indépendamment de la partie inférieure. Les deux génératrices peuvent alors être réglées à volonté. Les génératrices peuvent être actionnées sous la forme de généra- trices partielles par un moteur. La disposition entraine dé- jà l'avantage.que les tensions-dans le creuset peuvent être maintenues très petites.
Comme il est à recommander, pour . des raisons de danger, de maintenir les tensions aussi peti-
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tes que possible, on montera, comme on l'a représenté à la figure 7, en cas d'emploi de grandes puissances, les moteurs 5 et 5" en parallèle pour qu'il ne se présente pas des tensions trop élevées dans le voisinage du creuset. Pour obtenir des nombres d'ampères-tours comparativement grands et rester malgré cela pour la tension dans le creuset dans des limites supportables, on peut réaliser la disposition comme on l'a indiqué à la figure 8. La bobine est subdivisée en deux parties 4 et 4" qui sont montées en parallèle l'une par rapport à l'autre.
Lorsqu'on veille alors à ce que par exemple le raccordement médian 10 soit mis à la terre, on pourra reconnaitre dans un instrument ou un relais 11 intercalé dans la ligne de terre un fonctionnement défectueux de l'agencement, par exemple une rupture de creuset, car par les courants de décalage capacitifs et inductifs, déjà en cas de fentes minimes dans le creuset, une indication se produit dans l'instrument 11. Si pour des raisons quelconques la tension est encore trop élevée au creuset malgré les agencements des figures 6, 7 et 8, on peut employer suivant la figure 9 un transformateur intermédiaire à couplage par l'air. Le condensateur 6 est alors raccordé aux nombres de spires extérieurs du transformateur,' pour qu'il fonctionne toujours en cas de tension maxima.
Le raccordement 12 sur le primaire 13 du transformateur est réalisé avantageusement de façon réglable telle que la tension se présentant à l'enroulement secondaire 14 peut être appropriée chaque fois aux conditions de travail les plus favorables. De semblables dispositions à transformateur intermédiaire dans lesquelles le transformateur intermédiaire reçoit deux enroulements secondaires et le primaire est alimenté par une génératrice, peuvent se construire également dans le cas de la figure 6.
On a finalement indiqué à la figure 10 que l'ensemble
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de l'opération d'immersion peut être rendu automatique. La coquille d'ébauche 9 avec ses tringles est fixée par serrage dans deux bras 17 pouvant'tourner aux points 15 et 16. Ces bras peuvent s'élever et s'abaisser dans deux guidages 18.
Ces guidages sont par exemple actionnés hydrauliquement.
Après le séjour de la coquille d'ébauche dans la zône 3, el- le est enfoncée dans la zone 2 et après basculement autour des points de rotation 15 et 16 à l'intérieur de la zône 3, elle est retirée du creuset.
On a observé qu'il se produit encore les avantages sui- vants lors de .l'emploi de l'idée fondamentale de l'invention*
Par la révolution du bain à cause de la fusion à haute fréquence, les restes de'gaz sont expulsés du métal au point qu'il suffit, en particulier en cas d'emploi de métal déjà fondu une fois au préalable, de fondre une seule fois, c'est- à-dire qu'on peut renoncer au refroidissement et à la refu- sion ; les gaz éventuellement introduits' par l'immersion de l'ébauche sont également éliminés de nouveau.
L'emploi de puissance à amener constamment sous une élévation quelconque permet de réajouter à tous moments sous forme de métal non fondu la quantité de métal prise par la coquille d'ébauche sans que la'masse fondue métallique' se refroidisse ou qu'on doive interrompre les opérations d'immersion se succédant immédiatement dans le' temps. Par la propriété favorable d'é- pura,tion au point de vue du gaz et la purification du métal par sa révolution avec contact permanent avec le revêtement de masse saline fondue absorbant les impuretés, on peut même charger des copeaux qui ont au préalable été comprimés éven- tuellement ;ceci n'a aucune influence sur la qualité des coussinets.
Il est par conséquent possible de travailler de façon ininterrompue avec une semblable installation tandis que l'usure d'un creuset devient ainsi certainement plus pe-
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tite. L'usure principale du creuset se produit alors à l'en- droit de séparation entre la masse fondue saline et le métal.
'Cet endroit peut être renforcé éventuellement dans le creu- set. Il est à observer encore que le métal froid ou les co- peaux qui sont chargés ultérieurement flottent à la surface du niveau du métal jusqu'à fusion complète. Les mêmes dispo- sitions qui ont servi dans la présente invention pour le chauffage renforcé de la coquille d'ébauche peuvent égale- ment servir pour la fusion accélérée des morceaux de métal chargés ultérieurement.
L'agitation au moyen d'une tige à la surface de liaison en vue d'empêcher le dépôt de souillures peut disparaître dans certaines circonstances vu que, comme le montre la fi- gure 11, la coquille d'ébauche se trouvant dans le creuset met également en mouvement par suite du champ de dispersion à haute fréquence existant toujours, le métal se trouvant dans la coquille, comme,cela se produit également en grand dans l'ensemble du creuset. Par ce mouvement de mélange dans la coquille d'ébauche, les souillures sont automatiquement éliminées de la surface de jonction. La grandeur du mouve- ment du bain dépend uniquement du champ environnant, provo- qué par la puissance induite par la bobine 4.