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Ministère des Affaires Economiques et des Classes Moyennes ROYAUME DE BELGIQUE
Direction Générale de l'Industrie et du Commerce
Administration du Commerce !SµS'!ËS!
Service de la Propriété Industrielle et Commerciale
J. B.N 479.848
LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention;
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Vu la le! du 31 décembre 194;, eltaNt approbation Ele l' A rrRHgmeff4 concernant ta conoervation ou la des- argi4g propriété iiîdttstrie4ie atteints par deuxième guo'i'e mondiatt, aiguë à ?4etifellât @ ruz-r
Vu la loi du 30 mars 1948, portant modification à l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention.
Revu l'arrêté ministériel du 16/2/48, délivrant sous le N 479.848 à Aluminium Company of America, un brevet d'invention pour: Perfectionnements aux fils conduc- teurs en alùminium.
ARRETE:
ARTICLE PREMIER. - Les considérants suivants sont insérés dans l'arrêté ministériel N 47 9.848 du 16/2/48 , après le considérant "Vu la loi du 24 mai 1854 sur les brevets d'inven- tion' :
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention, modifié par la loi du 30 mars 1948;
EMI1.2
Vu la lei è% 31 décembre 194:;, portant approbation de t'Afrangcmcnt concernant ta conservation ou la @ @ propriété @ atteint!) @ @ @
Vu la Convention d'Union pour la Protection de la Propriété Industrielle;
ART. 2. - Le présent arrêté sera annexé à l'arrêté ministériel visé à l'article premier.
Bruxelles, le 11 janvier 1949,
AU NOM DU MINISTRE :
Le Fonctionnaire délégué,
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" Perfectionnements aux fils conducteurs en aluminium "
La présente invention est relative aux fils d'alumi- nium utilisés pour conduire un courant électrique et con- cerne plus particulièrement des fils présentant une meil- leure combinaison de résistance mécanique et de conductibi- lité électrique, que celle possible jusqu'à présent.
L'aluminium est utilisé, depuis de nombreuses années, pour la transmission d'énergie électrique, un des exemples les plus marquants de cet usage étant constitué par les lignes de transmission aériennes . Pour la transmission d'énergie électrique ainsi que des buts similaires, il a été nécessaire d'employer de l'aluminium de pureté relative- ment élevée, en vue d'obtenir la conductibilité la plus
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voisine possible de la conductibilité électrique maximum du métal . Le métal de pureté requise est habituellement appelé aluminium du type conducteur. Ce métal a une teneur minimum en aluminium de 99,45 %, le restant étant constitué par de petites quantités d'éléments bien connus, tels que le fer, le silicium, le cuivre, etc..
La conduc- tibilité électrique du fil constitué par ce métal est amélio. rée , si le fil est recuit après avoir été étiré.
Toutefois, le fil recuit a une résistance à la trac- tion plus faible que celui qui n'a pas été recuit. Comme les fils conducteurs sont généralement sçumis à une certaine sollicitation en service, il est souhaitable de leur con- férer une résistance mécanique plus grande que celle des fils recuits. Dès lors, il est d'usage de ne pas réaliser de recuit final et d'utiliser le fil après l'avoir étiré le à froid. Le recuit de la tige, à partir de laquelle/fil doit être obtenu, est avantageux pour la conductibilité du fil, mais comme l'usinage à froid de l'aluminium réduit sa conductibilité électrique dans une certaine mesure,le bénéfice obtenu n'est pas aussi important que si le fil étiré était recuit.
En conséquence, pour des buts commer- ciaux, une conductibilité électrique inférieure au maximum potentiel a été acceptée pour' arriver à la résistance mécanique requise. Pour ces raisons, une conductibilité électrique moyenne minmum égale à 61 µ.1 de la spécifica- tion dite "International Annealed Copper Standard (appelée ci-après le LACS) sur une base de volume a été imposée aux fils conducteurs d'aluminium. Ces fils sont livrés com- mercialement en dimensions d'environ 0,030 à 0,210 pouce de diamètre et l'invention concerne les fils dont les dimensions s'échelonnent dans l'intervalle indiqué ci- avant.
La présente invention a pour objet principal un fil conducteur en aluminium traité à froid et obtenu à partir
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d'une tige non recuite présentant une résistance à la traction aussi grande que possible jusqu'à présent, mais pré- sentant une conductibilité électrique plus élevée que jus- qu'à présent. Un autre objet plus spécifique de l'invention est un fil d'aluminium étiré à froid et présentant une ré- sistance à la traction minimum plus élevée, sans diminution de la conductibilité électrique, que celle qu'il était pos- sible d'obtenir par les procédés de fabrication précédents.
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un fil, présentant une forte résistance mécanique ainsi qu'une conductibilité électrique améliorée.
La demanderesse a constaté que ces objets peuvent être réalisés en ajoutant de 0,001 à 0,5 % environ de bore à et l'aluminium du type conducteur /en travaillant à froid la tige laminée à chaud, sans recuit ni adoucissement. La présente invention concerne à la fois le fil amélioré et le procédé d'obtention de ce fil. En pratique, la demande- resse a découvert qu'une résistance à la traction moyenne d'au moins 26. 000 livres anglaises par pouce carré est ob- tenue dans tous les types de fils commerciaux, si la ré- duction de section transversale par l'étirage à froid à partir de la tige laminée à chaud excède environ 65 % , le fil ayant, en même temps, une conductibilité électri- que supérieure à 61 % et ordinairement supérieure à 61,5 % .
Cette dernière valeur de conductibilité minimum est préfé- rée . Cet avantage est particulièrement évident dans les fils de calibre plus élevé , dont les résistances à la traction minima spécifiées étaient de 34.000 livres par pou- ce carré . On verra, par ailleurs, qu'une augmentation de la résistance à la traction peut aussi être obtenue dans les fils de calibre plus petit, sans perte dans la conductibilité électrique . En général, on peut obtenir, dans les fils contenant du bore dans les proportions susin-
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diquées et obtenus à partir d'une tige laminée à chaud sans recuit, une résistance à la traction au moins aussi élevée que celle obtenue dans les fils ne contenant pas de bore et obtenus à partir d'une tige recuite, mais la con- ductibilité des fils contenant du bore est améliorée.
Il est évident que les valeurs de résistance à la traction et de conductibilité sont des valeurs moyennes obtenues à la suite de plusieurs essais au moins,
La teneur en bore du métal conducteur peut, comme on l'a indiqué ci-dessus, s'échelonner entre 0,001 et 0,5 %, la concentration choisie dans un cas particulier étant dé- terminée , dans une certaine mesure, par la conductibilité voulue, pour obtenir un bénéfice significatif avec le bore, on doit en employer au moins 0,001 %, tandis que, par con- tre, aucun avantage ne résulte de l'emploi d'une proportion supérieure à 0,5 %. Des résultats particulièrement favo- rables sont obtenus en utilisant de 0,007 à 0,08 % de bore.
Le bore peut être ajouté à l'aluminium de n'importe quelle manière connue, par exemple, sous forme d'un alliage riche en bore ou par décomposition d'un composé contenant du bore. pour la production de fil étiré à froid, le métal est fondu de la manière habituelle et coulé sous une forme con- venant pour le laminage de lingots ou barreaux pour fil. ceux-ci sont chauffés à une température de traitement à chaud appropriée, par exemple 650-850 F, puis laminés sur des laminoirs de tige ordinaires. Généralement les lingots ou barreaux ont une dimension telle qu'ils peuvent être di- rectement laminés au diamètre de tige requis pour commencer l'opération d'étirage en fil.
Toutefois, des barreaux plus gros peuvent être utilisés et l'opération de laminage à chaud peut être interrompue, par exemple, pour permettre de couper les billettes en petits tronçons, ou de rechauffer afin d'arriver à des caractéristiques de travail ou d'usi- nage appropriées. Le laminage à chaud s'effectue avanta-
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.eussent dans une mesure telle qu'on obtienne une tige présentant un diamètre de 3/8e de pouce. La température de la tige quittant le laminoir peut être inférieure à celle du début de l'opération de laminage et elle est, de préférence, comprise dans l'intervalle allant de 300 à
7000 F environ. Le contrôle de la température de finis- sage contribue à l'obtention de la résistance mécanique voulue du fil étiré à froid subséquent.
Quelle que soit la température de finissage, le laminage du barreau ou lingot en une tige est considéré comme étant une opération de la- minage à chaud, en particulier parce qu'une majeure partie du laminage se fait dans l'intervalle d'usinage à chaud de l'aluminium. De plus, dans le but de l'invention, le pro- duit obtenu à la suite de cette étape du procédé de fabrica- tion est considéré comme un produit laminé à chaud. La tige peut être et est généralement admise à se refroidir jusque la température ambiante, avant que soit réalisée une réduction subséquente par usinage à froid.
La tige est ensuite soumise à des opérations d'usi- nage à froid conventionnelles pour produire un fil de ca- libre voulu. Contrairement à la pratique précédente consis- tant à recuire la tige dans un intervalle de températures s'élevant de 400 à 7000 F environ, juste avant le travail ou usinage à froid, ce qui provoque au moins quelque ramol- lissement, la tige laminée à chaud contenant du bore n'est pas soumise à un traitement de recuit avant, pendant ou après le travail à froid. Le recuit de la tige avant l'éti- rage est appelé, dans le présent mémoire, un recuit inter- médiaire. L'omission d'un tel traitement à ce stade du procédé d'obtention du fil est essentielle à la production de la résistance à la traction requise pour le fil fini. pour cette raison, le fil est dit non-recuit dans le pré- sent cas.
L'usinage à froid se fait avantageusement et précisément par étirage à froid de la tige à travers les matrices d'étirage conventionnelles. Pour obtenir une ré-
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sistance à la traction minimummoyenne de 26.000 livres anglaises par pouce carré dans le fil, il est nécessaire de réaliser une réduction d'au moins 65 % de la section transversale de la tige par l'opération d'usinage à froid.
Des réductions plus importantes sont réalisées pour pro- duire la majorité des calibres commerciaux usuels. De telles réductions servent évidemment à réaliser une augmen- tation plus prononcée de la résistance à la traction, mais des réductions supérieures à 99 % environ ne sont pas pra- tiquées. une augmentation de la résistance à la traction apparaîe, en particulier, lorsque la réduction excéde 90 % et, même dans ce cas, la conductibilité est plus élevée que celle du fil recuit produit par les procédés de la te chnique antérieure.
Ainsi qu'on l'a signalé précédemment, la température de finissage au laminoir chaud est en relation avec la ré- sistance à la traction produite par usinage à froid, plus la température de finissage est basse, plus la quantité d'usinage à froid nécessaire pour produire la résistance à la traction minimum requise est faible. Ainsi,une faible température de finissage est souhaitable pour obte- nir des fils de gros calibres, tandis qu'une température de finissage plus élevée est requise lorsqu'il s'agit d'obtenir des fils de petits calibres.
Le choix de la température de finissage propre peut se faire après quelques essais simples, Les caractéristiques et l'agencement d'un lami- noir peuvent indiquer qu'une certaine combinaison de la température de finissage et de l'usinage à froid subséquent est la plus efficace et la plus économique à employer pour produire un calibre donné de fil, tandis qu'une Combinai- son différente peut être la plus pratique avec un autre la- minoir. Toutefois, dans chaque cas, il s'est généralement avéré avantageux de contrôler la température de finissage au laminoir et de régler en conséquence l'usinage à froid
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subséquent.
En plus de la réduction du temps de fabrication et du coût de celle-ci, un avantage important réalisé par Item- ploi de l'invention, en particulier dans la fabrication de fil de petits calibres, réside dans la plus grande unifor- mité de résistance à la traction et de conductibilité élec- trique.
Dans les produits obtenus par les procédés de la technique antérieure, dans lesquels procédés on réalisait un recuit, on constatait, en particulier lorsque le recuit s'était effectué à une température située dans la partie inférieure de l'intervalle de températures,de grandes va- riations dans les propriétés susindiquées suivant les dif- férents lots de fils, étant donné que le recuit n'était gé- néralement pas réalisé dans la mesure permettant de produire un adoucissement complet, c'est-à-dire un adoucissement de toutes les tensions de durcissement des pièces à usiner. un tel adoucissement limité était utile pour obtenir la résistance mécanique voulue dans le fil terminé.
Les va- riations attribuables au recuit ont été réduites au mini- mum par l'om-ission de l'opération de recuit dans la fabri- cation de conducteurs métalliques contenant du bore.
Les propriétés améliorées, qui caractérisent le nou- veau produit, sont illustrées dans les exemples suivants.
Dans chaque cas, le lingot de métal conducteur a été laminé jusqu'à un diamètre de 3/8e de pouce dans un laminoir chaud à une température de finissage d'au moins 300 F.
Exemple 1.
L'effet exercé par le bore sur la conductibilité élec- trique est montré par la comparaison suivante entre les ré- sultats moyens d'essais réalisés sur du fil de gros calibre et de calibre moyen, le quel fil a été étiré à froid à par- tir d'une tige d'un diamètre de 3/8e de pouce, qui n'a pas subi de recuit préalablement à l'étirage. Le fil présen- tant un diamètre de 0,105 pouce a subi une réduction de 92 % par étirage, alors que le fil de o,188 pouce a été
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réduit d'environ 75 %. Un groupe de fils ne contenait pas de bore, tandis que l'autre en contenait 0,04
TABLEAU I.
EFFET DU BORE -. SUR LA CONDUCTIBILITE ELECTRIQUE.
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<tb> pas <SEP> de <SEP> bore. <SEP> Bore <SEP> présent. <SEP>
<tb>
<tb>
Diamètre <SEP> du <SEP> Conductibilité <SEP> Conductibilité
<tb> fil <SEP> en <SEP> -Douces <SEP> % <SEP> I. <SEP> A.C. <SEP> S. <SEP> % <SEP> I. <SEP> A. <SEP> C. <SEP> S. <SEP>
<tb>
<tb>
0,105 <SEP> 60,92 <SEP> 61,74
<tb>
<tb> 0,188 <SEP> 60,70 <SEP> 61,87
<tb>
Il est évident que l'addition de bore a non seulement augmenté la conductibilité jusqu'à une valeur située au- dessus du minimum de 61 %, mais aussi que cette addition a augmenté la conductibilité dans une mesure appréciable, A un autre point de vue, on peut dire que l'addition de bore a compensél'effet défavorable produit par l'étirage à froid.
Exemple¯3.
L'effet du recuit sur les propriétés moyennes de fil de trois calibres est indiqué ci-après. Dans le premier groupe de fils ne contenant pas de bore, la tige à partir de laquelle s'obtient le fil a été soumise à un traitement de recuit, alors que la matière contenant de bore (en fait 0,04 % de bore) n'a pas été recuite,
TABLEAU II.
EFFET DU RECUIT SUR LA RESISTANCE ET LA CONDUCTIBILITE ELECTRIQUE.
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<tb>
Recuit <SEP> - <SEP> pas <SEP> de <SEP> bore. <SEP> pas <SEP> de <SEP> recuit-bure <SEP> -présent.
<tb>
<tb>
Diamètre <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> Conducti- <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> Conductidu <SEP> fil <SEP> la <SEP> traction <SEP> bilité <SEP> la <SEP> traction <SEP> bilité
<tb> en <SEP> pouces <SEP> en <SEP> livres <SEP> par <SEP> % <SEP> I.A.C.S. <SEP> en <SEP> livres <SEP> par <SEP> % <SEP> I.A.C.S.
<tb> pouce <SEP> carré <SEP> pouce <SEP> carré
<tb>
<tb> 0,077 <SEP> 29.840 <SEP> 61,62 <SEP> 31.880 <SEP> 61,74
<tb>
<tb> 0,097 <SEP> 28.400 <SEP> 61,82 <SEP> 29.410 <SEP> 61,78
<tb>
<tb> 0,188 <SEP> 26.120 <SEP> 61,56 <SEP> 26. <SEP> 940 <SEP> 61,67
<tb>
Ces valeurs permettent de conclure que l'usinage à froid de la tige contenant du bore sans recuitpréalable
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a servi à accroître la résistance à la traction, tout en , améliorant en même temps la conductibilité.
Bien que les différences de propriétés des deux groupes de fils puissent paraître sans importance, elles sont néanmoins significa- tives, étant donné qu'elles sont basées sur un grand nom- bre d'essais.
Exemple 3,
Les variations de propriétés des fils de plus petit calibre peuvent être illustrées par la comparaison de moyennes pour la résistance à la traction et la conducti- bilité de fil conducteur de diamètre égal à 0,077 pouce, produit pendant une longue période. Le fil, qui ne conte- nait pas de bore et avait subi un recuit intermédiaire, présentait une différence de 2700 livres par pouce carré entre les valeurs minimum et maximum de résistance à la traction, tandis que la conductibilité de ce fil variait dans une gamme de 0,32 %. par contas, le fil non recuit et contenant du bore, produit pendant une période similai- re, ne présentait qu'une variation de 300 livres par pouce carré en résistance à la traction, tandis que les diffé- rences constatées dans la conductibilité étaient au maxi- mum de 0,19 %.
REVENDICATIONS.
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