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" Perfectionnements apportés ou relatifs aux poudres compactes magnétisables ". conglomérats.
Cette invention est relative à des poudres compactes ou magnétisables et à leurs procédés de fabrication.
Comme il est bien connu, des corps magnétiques soumis à des conditions de flux alternatif doivent être subdivisés afin de réduire les pertes. pour des noyaux ou analogues associés .avec des réacteurs à basse fréquence ( terme destiné à compren- dre les transformateurs aussi bien que les selfs ) la subdivi- est sion/obtenue en constituant le corps à partir d'un ensemble de fils métalliques ou de lamelles, tandis que pour des réacteurs à haute fréquence, l'usage habituel est d'employer un noyau dit
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de poudre ( dust oore )/La présente invention concerne plus particulièrement ( mais non exclusivement ) des corps destinés à être employés avec des réacteurs à basse fréquence,
o'est-à- dire des réacteurs fonctionnant aux fréquences de puissance ou aux audio- fréquences telles que des selfs ballast, des selfs de filtrage, des transformateurs de liaison et des transducteurs, et a, entre autres, pour objet de fournir un corps magnétisable sous forme d'une poudre compacte, qui peut être de n'importe quelle forme arbitraire et n'est donc pas soumis aux limitations de fabrication inhérentes aux montages de fils métalliques ou de lamelles employés jusqu'ici dans la technique antérieure.
Un autre objet est de fournir une poudre compacte magnéti- sable qui est formée de paillettes de fer ou d'une autre matière métallique ferromagnétique ( y compris les alliages ) maintenues ensemble entièrement ou pratiquement nar les effets physiques de la pression appliquée pendant la formation et, par conséquent, ne dépendant pas d'un liant quelque soit le degré, même essen- tiel, de résistance mécanique.
D'autres objets de l'invention apparaîtront dans la des- cription qui suit, donnée coujointement avec les dessins oi-an- nexés. a figure 1 est un schéma d'ensemble illustrant un procédé de mise en pratique de l'invention, et
La figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle.
Comme esquissé ci-dessus, une poudre ou masse compacte pro- duite selon cette invention est formée de paillettes de matière ferromagnétique, maintenues ensemble entièrement ou pratiquement par les effets physiques de la pression appliquée pendant sa for- mation. Parmi les matières utilisables, on peut citer les compo- sés ferromagnétiques ( tels que les oxydes ), du fer électroly- tique, du fer siliceux et du ferro-nokel, avec ou sans revête- ments d'autres matières telles qu'un métal à structure dite non magnétique. Les paillettes peuvent être obtenues de toute manière
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appropriée.
Le procédé le plus pratique connu actuellement con- siste dans le laminage de particules de métal sous forme pulvé- rulente, mais il est également possible de découper les paillet- tes à partir d'une feuille ou d'un ruban de métal mince, ou d'écacher le métal sous forme de fil.
L'étendue superficielle et l'épaisseur des paillettes ne présentent pas d'importance particulière, encore qu'il soit né- cessaire pour les paillettes d'un ensemble quelconque d'être de dimensions uniformes. D'une façon générale, la limite supérieure des dimensions dépend des difficultés que l'on peut rencontrer au cours du pressage qui est appliqué aux paillettes pour obte- nir la masse compacte et celle-ci, à son tour, dépend de fac- teurs tels que la forme et la dimension de la cavité de la ma- trice. Pour des réacteurs à basse fréquence, la limite inférieu- re des dimensions des paillettes dépend prinoipalement de la perte magnétique admissible.
On décrira maintenant un procédé mis en oeuvre avec succès pour produire des noyaux pour selfs ballast telles que celles employées dans les lampes fluorescentes, ces noyaux étant oon- stitués de masses compactes de métal en paillettes formées à partir de poudre de fer électrolytique et présentant une perte totale ( c'est-à-dire des pertes d'hystérésis et de courants de Foucault combinés ) ne dépassant pas 2,5 watts par livre pour une densité de flux de 10 kilogauss et une fréquence de 50 cy- cles par seconde; la perte de courants de Foucault considérée isolément ne dépasse pas 0,3 watts par livre aux mêmes densité de flux et fréquence. Les paillettes sont rendues compactes par pression sans addition d'un liant, et la masse compacte a une résistance mécanique suffisante pour être manipulée et employée sans traitement ultérieur.
Cependant, on préfère l'imprégner avec une matière telle que de la cire, pour en augmenter la ré- sistance mécanique et/ou réduire ou inhiber la corrosion.
La poudre employée est obtenue par n'importe quel moyen de
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pulvérisation bien connu, par exemple, dans un broyeur à boulets.
Dans le procédé que l'on va décrire, on a employé une portion choisie prise à la sortie d'un broyeur, dont 60 % de la poudre obtenue passera à travers un tamis à maille 44 basé sur la Bri- tish standard Spécification ? 410 - 1943 ( dimensions nominales des ouvertures de tamis 0,353 mm ), mais sera retenue par un ta- mis à maille 150 basé sur la même table avec une dimension d'ou- verture nominale de 0,104 mm. Ces 60 % ( ou une autre fraction ) constituant la portion choisie sont ensuite soumis à l'action d'une paire de rouleaux qui laminent les particules de poudre.
D'après la figure 1 des dessins, la poudre est versée à partir d'une trémie 1 sur une chute d'alimentation 2, qui peut être du type à vibrations. Il est important que l'orifice de distribu- tion de la trémie soit à un niveau suffisant ( quelques pouces ) au-dessus de la chute pour permettre la séparation des particu- les lorsqu'on les précipite sur la chute ; siledit orifice est disposé trop près de la chute., les particules peuvent avoir ten- dance à s'agglomérer. Lesdites particules sont amenées depuis la chute 2 vers une paire de rouleaux de formation de paillette ou rouleaux "pailleteursv.
Les rouleaux 3 peuvent avoir quatre pouces de long et trois pouces de diamètre; leur vitesse ne présente pas de point cri- tique, mais peut avantageusement être de 400 tours par minute.
La pression entre les rouleaux est réglée pour donner aux pail- lettes la dimension désirée; au cours d'essais favorables, on a trouvé que l'épaisseur des paillettes était comprise entre 0,015 et 0,025 mm. et que la dimension transversale ( en travers de la surface de la paillette ) allait de 0,2 à 0,5 mm. Au dessin, on a supposé un seul passage par lesdits rouleaux, mais en raison du durcissement pendant le travail à froid, il faut parfois fai- re passer la matière deux ou plusieurs fois entre les rouleaux; dans ce cas, la matière est traitée, entre les passages, par chauffage sur des plateaux pendant environ une heure à 700 C
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dans une atmosphère d'ammoniaque fractionnée ou d'hydrogène, suivi de refroidissement pendant une période d'environ deux heu- res. Ceci adoucit le fer et réduit la charge sur les rouleaux pailleteurs.
Après être passées par les rouleaux ( ou après le passage final selon le cas ), les paillettes présentent une tension due au travail à froid qu'il faut faire disparaître afin de les ren- dre aptes au processus ultérieur, spécialement au pressage. Elles peuvent également présenter une orientation de grain qui est en général avantageuse. La tension est supprimée dans un four à re- cuire fermé dans lequel on chauffe à 9000 C pendant une à deux heures dans une atmosphère d'ammoniaque fractionnée ou d'hydro- gène, suivi de refroidissement dans une annexe de réfrigération du four, pendant une période d'environ deux heures.
Pour empê- cher l'agglomération à la température de recuit, les paillettes sont mélangées avec de la silice, de la magnésie fondue, de la ziroone, de l'alumine, de la thorine, du kaolin ou une autre ma- tière inerte en quantité suffisante pour empêcher les paillettes d'adhérer. Il peut par exemple y avoir une partie de poudre de silice pour chaque fois deux parties de fer, la silice ayant une grosseur de grains qui passe à travers un tamis à maillette 200 selon la British Standard spécification ? 410 - 1943 ( dimension Nominale d'ouverture de tamis 0,076 mm.).
Donc, si l'on se repor- te à nouveau à la figure 1, on voit que les paillettes sont en- voyées, à partir des rouleaux 3, vers un transporteur 6 alimenté également en poudre de silice par une trémie 4 à l'intervention d'une chute oscillante 5, la chute de distribution 7 située à l'extrémité de sortie du transporteur 6 alimentant des plateaux 8 qui sont passés dans le four à recuire 9. Au lieu de réaliser le mélange dans le transporteur, on peut employer toute forme bien connue de mélangeur de poudre.
Le mélange refroidi de paillettes et de silice est entraîne du compartiment de refroidissement du four 9 vers un séparateur
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10. Ce dernier peut être un séparateur magnétique agissant en vertu des propriétés magnétiques différentes des deux composants du mélange ou un classeur dont le fonctionnement dépend de la différence et du poids des deux composants; ces deux types de séparateur sont bien connus et ne nécessitent pas de description ultérieure. La silice distribuée en 11 et recueillie en 12 est disponible pour un usage répété. Les paillettes de fer sont dis- tribuées en 13 sur des plateaux 14 et envoyées dans un four 15.
Le four 15 est employé dans le but de former une pellicule d'oxyde superficielle ( de l'ordre d'épaisseur de 0,05 micron ) sur les paillettes. L'oxydation est réalisée par chauffage à en- viron 200 - 250 C en présence d'air; selon l'invention, on oroit actuellement que les résultats les meilleurs sont obtenus par chauffage à 2300 C pendant 30 à 60 minutes. Le but de l'oxydation est d'isoler les paillettes les unes des autres lorsqu'elles sont pressées ensemble pendant l'opération de pressage qui suit.
Il est bien entendu, cependant, que cette phase d'oxydation peut être négligée vu que, selon l'invention, il a été prouvé par 1' expérience que l'oxyde n'était pas essentiel. Après oxydation, les paillettes sont recueillies dans une trémie 16 ou tout autre récipient.
Les paillettes oxydées sont alors dosées au poids correct et placées dans des matrices telles que 17 en vue du pressage.
Il est important que les paillettes soient placées dans la ma- trice dans des positions telles qu'elles soient parallèles ou sensiblement parallèles par rapport aux lignes de force magné- tiques créées pendant l'usage ultérieur, et il est évident pour cette raison que les paillettes doivent, dans la mesure du pos- sible, reposer à plat les unes contre les autres dans des plans parallèles, comme il est montré à la figure 2.
Ceci peut être facilement réalisé en versant les paillettes d'une trémie ou d' un entonnoir dans la matrice, la hauteur de l'orifice de sortie de la trémie ou entonnoir au-dessus de la matrice étant suffisante,
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c'est-à-dire ae quelques pouces, pour permettre aux pafflettes de se déplacer dans la matrice dans une position horizontale, la matrice étant conformée de telle sorte que cette position horizontale soit, dans la masse compacte à l'état fini, la posi- tion correspondant ou correspondant au moins sensiblement au trajet du flux magnétique.
La matrice et les deux poinçons qui coopèrent avec elle, fonctionnent et sont conçus conformément aux principes énonoés dans la spécification du Brevet britan- nique N 589 863 au nom de Norman Cl. Moore, etest-à-dire que la matrice est placée entre deux cylindres hydrauliques 18, 19, possédant chacun une pièce pénétrant dans la matrice, la matrice étant soit de construction à plusieurs parties,soit conique afin que la libération latérale de la pression soit possible, et que la décompression ultérieure au tassement soit effectuée par éta- pes. D'autres détails peuvent être trouvés dans ledit brevet bri- tannique N 589 863 et il n'est pas nécessaire de les répéter ici.
Les paillettes ayant été placées comme spécifié, une poudre compacte est formée en appliquant une pression de 15 à 30 tonnes par pouce carré sur les faces des paillettes. Aucun liant n'est employé et un lubrifiant n'est pas indispensable bien qu'on puis- se employer un lubrifiant tel que de l'acide stéarique en solu- tion par exemple dans de l'éther.
Cette masse compacte, nonobstant l'absence de liant, est suffisamment résistante pour être mani- pulée et peut être employée telle qu'elle est si elle n'est pas soumise à un choc indésirable pendant le montage avec un ou des enroulements pour former la bobine de réactance désirée ou pen- dant l'emploi de la bobine de réactance assemblée; bien qu'on ne désire être limité par aucune théorie particulière, on croit que les effets physiques résultant de la pression appliquée pour for- mer la masse compacte et qui donnent à celle-ci sa résistance, proviennent principalement de la solidarisation des paillettes bien, qu'il soit également possible qu'une cohésion ( d'un caractère
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atomique ou moléculaire @ se produise entre les paillettes.
Cependant, on préfère imprégner la masse compacte pour lui don- ner une résistance additionnelle et/ou améliorer sa résistance à la corrosion. La matière d'imprégnation peut être une oire, une résine synthétique ou toute autre matière analogue. De bons résultats ont été obtenus en immergeant la masse oompacte pen- dant 5 minutes dans de la cire de naphtalène chloruré à 150 - 160 C. Cette immersion peut être suivie par une plongée dans du vernis ( par exemple un vernis du type phénol formaldéhyde ) pour renforcer la résistance à la corrosion.
REVENDICATIONS.
1.) Un corps magnétisable consistant en matière ferromagn6- tique subdivisée pour réduire les pertes d'énergie pendant le fonctionnement, caractérisé en ce que le corps a la forme d'une masse compacte de paillettes comprimées, assemblées en relation sensiblement face à faoe et maintenues ensemble grâce aux effets physiques résultant de la pression, avec ou sans l'aide d'un liant.
2. ) Un procédé de fabrication d'un corps magnétisable de forme subdivisée, caractérisé en ce que les paillettes de matière ferromagnétique sont assemblées en relation sensiblement face à face et soumises alors à une pression ( dirigée contre les faoes) pour former une masse oompacte laminée ayant la forme désirée, qui est cohérente par suite des effets physiques résultant de la pression.