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PERFECTIONNEMENTS APPORTES A LA FABRICATION D'OBJETS A PARTIR DE POUDRES
METALLIQUES.
L'invention est relative à la fabrication, par frittage, de corps conformés, à partir de poudres métalliques. L'expression "poudre métallique", employée dans cette description, englobe les poudres composées d'un seul métal ou alliage ou de plusieurs métaux ou alliages, ainsi que les poudres comprenant une proportion prédominante de métal en même temps qu'une substance non métallique qui peut ou non être chimiquement combinée au métal (comme, par exemple, des mélangera fer-carbone, du carbure de tungstène, du borare de zirconium).
L'objet de l'invention est de procurer une méthode simple d'agglomération de la poudre métallique avant frittage, de manière à former un corps conformé qui soit suffisamment stable pour permettre des opérations normales de manipulation qui sont inhérentes aux procédés de moulage et de frittage, sans danger de détruire la forme de l'objet et sans qu'il soit nécessai- re de rendre la poudre compacte par une pression délibérée.
C'est une technique courante de la métallurgie des poudres de former des corps conformés à partir de poudres métalliques en rendant ces poudres compactes sous pression dans dés moules ou des matrices convenablement établis. Les objets ainsi confectionnés ont une porosité finale qui dépend de plusieurs facteurs, notamment: la dimension des particules de poudre, le degré de la pression procurant la compacité, la nature des métaux ou des alliages, et la température ainsi que la durée du frittage.
Dans certains cas une porosité faible ou nulle est obtenue, par exemple si une pression considérable est employée ou bien si une poudre polyphasée, telle une poudre cuivreplomb est utilisée, alors que la phase cuivre est amenée à la température de frittage tandis que la phase plomb est portée au delà du point de fusion, en produisant ainsi une éponge de cuivre imprégnée de plomb fondu.
Comme, selon une caractéristique de la présente invention, au-
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cune pression produisant de la compacité n'est requise pour agglomérer la poudre, il s'ensuit que les cas spéciaux mis à part, comme par exemple lorsqu'une poudre polyphasée de caractéristiques particulières, tel le cuivre-: plomb, est utilisée, le corps conformé résultant sera beaucoup plus poreux qu'une masse de poudre rendue compacte et frittéeo
L'élimination d'une obligation quelconque d'avoir à assurer une compacité par application de pression est par suite désirable, en particulier dans les cas où un corps poreux doit être formé.
En outre, dans les cas où un corps creux de conformation complexe est requis, l'absence de né- cessité d'un outillage de presse simplifie considérablement la fabrication et réduit les frais de celle-ci.
Il doit être entendu que lorsque l'expression "frittage" est employée dans cette description, un tel processus de frittage doit nécessairement être exécuté en atmosphère contrôlée ou en atmosphère réductrice, qui empêchera ou atténuera la formation d'oxydes ou autres pellicules sur les particules métalliques et favorisera ainsi leur mutuelle adhésion.
Conformément à la présente invention, on prévoit une méthode de production de corps conformés à partir de poudres métalliques, consistant à mélanger la poudre avec un liant propre à faire prise à une température inférieure à la température de frittage de la poudre métallique, et qui est pratiquement détruit ou réduit à cette température de frittage, à amener le mélange à la conformation requise, à provoquer ou à permettre au liant de faire prise, et à friter le corps conformé afin de procurer une structure métallurgiquement liéeo
Lorsqu'on désire produire des corps conformés creux, et en particulier des corps creux d'une forme complexe, alors qu'un noyau ne peut être aisément retiré du corps terminé,
l'invention comprend également l'opération consistant à amener le mélange à la forme requise autour d'un noyau qui est entièrement ou partiellement fusible, fragile, ou qui peut être autrement détruit.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, des corps creux de conformation complexe et, en particulier, des corps creux poreux fermés ou pratiquement fermés, peuvent être produits à partir de poudres métalliques agglomérées à l'aide d'un liant, en conformant de tels agglomérats autour d'un noyau, formé ou recouvert de matière plastique ayant un très bas point de fusiono Lorsqu'un noyau recouvert est utilisé, le recouvrement sera fondu ou brûlé bien en dessous de la température de frittage, et le noyau pourra alors être retiré par des ouvertures du corps creux, qui peuvent être plus étroites que les dimensions du noyau recouvert original.
Alternativement, si un corps creux poreux fermé doit être exécuté, on peut employer un noyau complètement fusible qui fondra, sera brûlé ou se vaporisera bien en dessous de la température de frittage du métal, en laissant ainsi un corps creux poreux vide, de structure solide, métallurgiquement lié par frittage.
Une autre technique connue qui peut être utilement employée con- 'siste à former un noyau plein à l'aide de sable, lui-même maintenu aggloméré par un liant qui sera réduit aux températures de frittage, de manière telle qu'après frittage le sable puisse être évacué par une ouverture étroite quelconque du corps creux.
Une matière de noyau à bas point de fusion qui s'est démontrée extrêmement efficace est la cire de paraffinée La masse de la cire peut être fondue et évacuée, et le petit résidu s'enflamme et est brûlé à une température bien en dessous de la température de frittage de presque toutes les poudres métalliques
Diverses techniques peuvent être utilisées pour amener des poudres métalliques à la forme requise dans un moule ou autour d'un noyau. Dans certains cas le mélange "argileux" ou plastique de poudre métallique et de liant peut être enduit ou autrement distribué sur la surface d'un moule jusqu'à l'épaisseur requise, en lui permettant de faire prise avant frittage.
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La même technique peut être employée pour conformer le mélange autour d'un noyau, et cette technique est efficace et économique lorsqu'une production en masse, continues n9est pas requise comme, par exemple, lorsqu'on établit des prototypes expérimentaux.
Une autre technique qui permet la production en masse, con- siste à appliquer le recouvrement de poudre métallique et de liant par pul- vérisation ou projection sur la surface d'un moule ou d'un noyau. Les tech- niques bien connues de pulvérisation ou projection d'un métal ou d'une pein- ture peuvent être facilement adaptées à la pulvérisation ou projection de mélanges de poudres métalliques et de liants.
L'invention n'est pas limitée à un type particulier quelcon- que de liant pour une poudre métallique, pourvu qu'il satisfasse à la con- dition d'être destructible à la température de frittage du métal. Des adhé- sifs organiques peuvent être utilisés avec avantage, et des adhésifs à base de cellulose se sont montrés particulièrement satisfaisants. De tels adhésifs peuvent également être utilisés comme liant pour le noyau lorsqu'un noyau de sable doit être employé,
Trois réalisations de l'invention vont maintenant être décrites, mais bien entendu à titre d'exemples seulement.
Les premier et second exemples sont des corps poreux conformés devant être établis à partir d'une fine poudre de fer, en utilisant comme adhésif un ciment d'acétate de celluloseo Les deux corps sont destinés à être utilisés comme éléments de filtre, l'un ayant la forme d'une barre ronde en vue de son introduction dans un tube; l'autre ayant la forme d'un cylindre ouvert à ses extrémités, propre à être utilisé dans certains emplacements, tels ceux des raccoids de filtres, ou filtres, des installations de canalisations d'essence pour les carburateurs de moteurs à combustion interne.
Dans la fabrication de la barre ronde, de la poudre de fer finement divisée, dont la dimension des particules variera d'après le degré requis de filtration, est mélangée à un liant liquide ou plastique d'acétate de cellulose pour former une masse "argileuse"o Cette masse est alors amenée à la forme requise, par exemple par moulage ou extrusion, et l'on permet ensuite à l'adhésif de durcir. Après prise, la barre est transférée dans un four de frittage et portée, dans une atmosphère convenablement contrôlée, à une température suffisante pour lier entre elles les particules de fer sans les fondreo A cette température toute trace de l'adhésif est éliminée car cet adhésif a été brûlé.
Dans la fabrication du cylindre, une technique analogue et les mêmes matières sont utilisées, sauf que la masse "argileuse" est conformée, par exemple par pulvérisation ou projection, autour d'un noyau tournant. Si le cylindre est de forme régulière, et le noyau peut être retiré aisément de l'objet terminé, un noyau entièrement fragile ou fusible n'est pas nécessaire, bien qu'un recouvrement de cire ou d'une matière analogue soit requis pour prévenir l'adhérence du noyauo Si toutefois on doit confectionner un cylindre qui est fermé à une extrémité et étranglé à l'autre, un noyau totalement ou partiellement fusible ou fragile sera utilisé, composé de, ou recouvert d'une matière appropriée telle que de la cire de paraffine.
Dans le dernier cas, lorsque le noyau et la couche métallique qui l'entoure sont frittés dans unfour, la cire de paraffine est enflammée et consuméeo Si le noyau a été établi entièrement en cire de paraffine, cette dernière sera éliminée par fusion et la cire résiduelle sera brûlée pendant le frittage.
Si un noyau à recouvrement a été employé, le noyau proprement dit pourra être aisément retiré du corps creux par un orifice étroit après que le recouvrement a été brûlée
Dans le troisième exemple, un corps creux conformé plus complexe doit être produit, par exemple des tubes ayant un faible degré de porosité, comme des tubes de Venturi destinés à être utilisés pour de la vapeur ou autre gaz, ou bien des tubes à haut degré de porosité comme des tubes Venturi à utiliser pour des gaz à températures élevées devant être re-
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froidis par évaporation de liquides dans les pores de l'objet, ou bien des tubes à diffusion pour la séparation de gaz à des températures élevées.
La méthode de l'invention est particulièrement avantageuse dans la production de tels objets, du fait que l'on obtient un produit de porosité pratiquement uniforme dans lequel la matière n'est pas rendue plus compacte dans les angles ou les courbe? qu'aux emplacements des surfaces planes.
En service l'objet peut être refroidi par exudation (sweat cooled). auquel cas il est entouré d'une enveloppe ou écran métallique imperméable, et l'espace intermédiaire est rempli d'un fluide sous pression dans le but de réduire la température de l'objet creux.
Pour ce genre d'objets on établit un noyau approprié soit en une matière entièrement fusible comme de la cire de paraffine, soit comprenant une ou plusieurs parties ou portions infusibles recouvertes de cire de paraffine et conformées de manière à pouvoir le cas échéant être aisément retirées du corps fritté lorsque le recouvrement a été fondu ou brûlé.
Sur ce noyau on applique de la poudre d'acier inoxydable mélangée à un liant approprié comme de l'acétate de cellulose, par pulvérisation ou projection jusqu9à obtenir l'épaisseur requise, et on laisse faire prisée Les parties fusibles du noyau sont alors fondues, et les parties infu- sibles, s'il y en a, sont retirées par des ouvertures du moule ; corps ré- sultant est ensuite fritté dans une atmosphère contrôlée de façon appropriée, par exemple dans de l'hydrogène seco Il est alors prêt à l'emploi sauf tout usinage de la surface qui pourrait être nécessaire pour lui donner un fini particulière
REVENDICATIONS .
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