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La présenta invention concerne lafabrication d'ar- ticles en métal présentantune porosité variable et une haute résistance.
Il existe encore un intervelle important de propriétés entre les produits de le métallurgie des poudres et ceux de la métallurgie des corps solides connus. Dans cet interval- le, se trouvent des produits qui auraient des usages commer- ciaux étendus si des moyens étaient découverts pour leur fabrication.
Les plus typiques de ces produits sont des articles en métal ayant un haut degré de porosité et une résistance mécauigue suffisante. Les techniques de la métal- lurgie des poudres n'ont pas réussi à produire des articles acceptables de ce type, en raison des limitations inhérentes des techniques elles-mêmes et opperemment d'inévitables
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difficultés en ce qui concerne la résistance des objets com- pacts établis pour être suffisamment poreux.Ce fait peut être expliqué de plusieurs manières .La porosité des poudres de métaux a évidemment un certain maximum théorique.Par "porosité",on entend le pourcentage de vides exprimé comme un rapport de volume des vides à celui de l'ensemble du volume total.
Dans le cas d'un corps parfait de la métallur- gie des poudres, c'est-à-dire d'un corps constitué de sphères identiques empilées en lignes, la porosité maximum théorique est de 47,6.Pratiquement, il est souvent possible d'obte- nir des porosités atteignant 70% dans des corps de la métal- lurgie des poudres dues aux "effets de pont" qui sont produits en raison d'un entassement imparfait des particules, mais ce degré de porosité est obtenu avec une perte substantielle de résistance mécanique.
Dans tout procédé rendant compact des poudres de métaux, il y a toujours le problème du manque de résistance, dû essentiellement au manque de continuité des particules mé- talliques de poudres. Autrement dit, il n'y a pas de conti- nuité de métal entre les points espacés des ensembles de poudres métalliques,même si ces points peuvent être réunis par une série continue de particules qui ont été réunies ensemble à leurs points de contact par agglomération ou par quelque autre technique. Ce manque de continuité amène fréquemment les articles à être cassants et incapables de résister aux chocs, même si la résistance mécanique est suf- fisante.
Conformément à la présente invention, des compacts métal- liques ayant des propriétés physiques améliorées sont pro- duits au moyen d'un matériau de départ constitué de fibres métalliques ou de filaments, c'est-à-dire de corps métalli-
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ques relativement allongés et de faible diamètre.De nom-
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breux produits ainsi obtenus conformément à rtoa saractéris- tiques de la présente invention, présentent une combinaison unique d'une porosité élevée et d'une haute
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perméabilité ainsi qu'une résistance !&6<*aB.1>iue adéquate, rendant ces produits particulièrement utiles dans un grand nombre de domaines, y compris lour emploi comme moyen de
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filtration,oom'l(. mcven de 3,im.l ;;&#?## jo pour d';
dispositifs de contrôle, cornes éléments de r<--i x'oidiusement de transpira- tion, comme mtéi-iau' êchangtuvi-s '-a chaleur, comme paliers, comme balais éléments de circuits magné- tiques et dans do nombreux autres domaines.
Bien que les procèdes décrits possèdent des mérites par- ticuliers pour la production d'articles à haute porosité, ces procédas sont aussi appliqués à la fabrication de maté- riaux plus denses,y compris des ensembles ayant une densité approchant ds la densité théorique du métal employé.
Un objet de la présente invention est de prévoir un
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objet métallique ecapacô dont la porosité peut être contrô- lée et ayant une ba-'r:;" ;',;" l:::;'t;8fcù6 m±G&.:o.Llue au moyen de fibres meta 11 in" -3 3 Un autre objet da est de prévoir des éléments mécaniques oonïraaaat ±y,'\c %lv=t utilisés coarae filtres ou dispositifs analou-'3, constitués à partir de matériaux de départ facilement .'ii;,;'oni'';!&;:..
Un autre objet la l'intention est de prévoir un procédé perfectionné pour amener des fibres métalliques à constituer des masses compattes.
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Un a L3 cbjeb -sr.eo?* is 11in:fBnt:!.-:J!1 ast de prévoir un procédé %'rf--.;t .-â ¯ /ji-nr des libres métalliques, de façon sotii. ia feuUle métallique cohérente.
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De plus, un autre objet-de l'invention est de prévoir un procédé de moulage perfectionné pour amener des fibres métal- liques à prendre des formes d'épaisseur substantielle.
La présente invention est applicable au traitement des. fibres métalliques d'une façon générale. Les seules condi- tions à satisfaire pour des fibres métalliques sont qu'elles doivent être susceptibles d'être amenées en fibres de longueur et de forme convenables, et il faut qu'elles soient suscepti- bles d'être amenées à former un corps compact raisonnablement résistant grâce à un procédé d'agglomération ou autres trai- tements analogues.
Comme il est employé dans le présent mémoire descriptif et dans les revendications, le terme "fibre" est destiné à signifier un filament métallique allongé ayant une grande dimension substantiellement'plus grande que sa dimension moyenne en coupe. En règle générale, une fibre devrait avoir une longueur d'au moins près de dix fois sa dimension moyen- ne en coupe. Le terme "dimension moyenne en coupe" ,ratta- ohé à la forme de la fibre ou du filament eh coupe ainsi qu'au diamètre de la coupe dans le cas d'un filament circulaire ou dans le cas d'un ruban rectangulaire,signifie la moitié de la somme du petit côté et du grand côté du rec- tangle .
Des résultats particulièrement bons ont été obtenus dans le procédé déciit par l'utilisation de fibres métalliques ayant un diamètre de 0,00025 inch. c'est-à-dire 0,00615 mm. à 0,010 inch,soit 0,25 mm. et des longueurs variant de près de 0,002 inch, c'est-à-dire 0,050 mm. à 2 inchs au plus, c'est-à-dire 59 mn.environ.
Les corps de fibres métalliques sont considérablement sapé rieurs en caractères physiques et en porosité à ceux en poudre de métal, pour diverses raisons.Suivant l'une de ces raisons,
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la Cîiitinuiti q1it .'.r.'-d.3 1.< . i ir.J1':- .juiv .L '# !# #- '-r ;jUo/i, permet le noiuvjejt # 1 j>!3 #'##}'# tP-i,,7w .. y ;- i î ##'- " fait l';:nt,relu0\.::,:lJlt, uu 1." ;:#. ufcr.i i:i # r-n .tl:- . J'J.r-...fJ.
1,;'er18ult llue ,1t,;: 1,..tt1..II': htuL, l'C!t, b ')# 1" 'l'j a;. #. 'ir>- ;./-->- duits aveu uno ..,t.'Z."t: I't.3.u..'<7lly parez tt1r; 1 #:#.-####;.: f3.:"i .r.,. 1JO[j aggloméré el. 1'1'(qU';"L ,out éI,,;j(:, l.'CI i: :3 F':: z.; f"i a') ' c I't luzl 1.: ge ou bloquaee mÔccrj,1Ue QM l'eriLj-L.l'-tCb.-n. ,1.:;;, f'icrr'..ï:..
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En plus, les en..( ';11,' 10,3 COtU±W0 t:.; r #-tli;;.j;-. ,'11 :,O - '1 as pou- dres et ceux de ces -nemtJ1es qui sou'. ;', r'1 'l -"> .',tu r.ay-.Ta ci fibres, présentent des propriétés r1"0xy,Jatiun ii'1:j:r-'l:teg du s a cette différence daurj la continu! &-i du matériau s.;c3ft.G.'ui l'objet compacta par exemple, l'oxydation de poudre à base de molybdène conduit à des ruptures de l'objet compact résultant des effets combinés de 1 'oxydation et de la rupture des liai- sons produibes pendant l'opération d'agglomérat ion.
Dans des objets compacts correspondants produits au moyen de fibres de molybdène, il a été cependant obserré que, quels que soient les dommages produits par l'oxydation, ceux-ci se propagent le long d'une inter-surface plate plutôt que de résulter d'un mécanisme de désintégration.
En addition à la porosité augmentée et aux propriétés d'oxydation améliorés de l'objet compact,les les com- pacts produits à partir de fibres de métal ont aussi des pro-
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priétés ds y'ésis .an "8 mécanique ,ut.s t/',ntielJ. ":: 0r.' t W;':1W :i:' â.
Ceci peu.. \31:;>6 -#xpli.iu& i ir Li ft 11 71 il y .;. 'il - L. nor. - bre de liaisons produite s 6..-ci. ls fi .cîs voisinas p;. ' unité de longueur. Dt plus, lea fibres ue métal sont . ,'..1;:::c;.pt iblef: de se verrouiller ou de se bloquer mécaniqueuent 1: unc:, avec
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les autres pour forcer une structure I:FJiTf')I1r:ée,Jt.>. ' .-pn²)'':3n- c:rehHe,H1tr '<:<#.,; réi¯"t±.ic ir-G3< -.jJ # ,¯ .3.:nt¯ ' . -,1 er dehors r1' 1-' - - -. ¯. ¯ ¯ ..'¯ l.; ' 3..fl¯t-:.JJfJ f:"} Lui -r'h= fl 3nr.ée par U:..6 onf2:'t. 1,,1 -:'>'. d &&:C1.
L.l',; ¯.' t);';Quont. :.E.x.9úrim"ntale-
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ment, on a déterminé que la résistance des os is produits
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à partir de fibres métalliques conf rmes à Ó.t:'> csaracÛsristi- ques de-la présente invention, est telle que le .nombre de li- aisons multiplié ,;7r la résistance méra:rs a. 'cf L:.{ "t:..,-,'- par unité de longueur, est plus grande que la résistance des fibres elles-m,es,én tension.
Une autre caractéristique intéressante des compacts de fibres est leur caractéristique de "non fracture" qui est aussi attribuable au rait que les fibres ont une continuité uni-directionnelle que les compacts en poudres métalliques ne possèdent pas. Ainsi, des éléments structurels produits à partir de ompacts de fibres métalliques, tendent à perdre leur qualité progressivement.,plutôt que de se fracturer d'un seul coup, en raison de la fragilité caractéristique de beau- coup d'objet. fragiles faits au moyen de poudres métalliques.
En dehors de la production d'éléments de structure et analogues, la présente invention est applicable à la fabrica- tion de feuilles de fibres de métal à basse densité.Ces feuilles ont des caractéristiques uniques lorsqu'on les compare à des objets produits par les procédés de la métallu- gie des poudres ou à ceux utilisant des feuilles métalliques.
Leur caractéristique la plus importante est un module élevé en coupe pour une masse donnée.
Les compositions suivantes de la présente invention,. lors- qu'on les examina au microscope, paraissen, être caractérisées
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par un grir. ; . ibre ici i<1180.19 (:'J.1trr: les faces sroisines et par l'entrelacement des fibres.Il apparat! que substantiel- lement, toutes les fibres constituant l'objet compact sont
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réunies en urne pluralité de points au Tels '.nage 'tels fibres ce -lui de:.ne un ;b #'>.-" cosinrct 3osséd at une résistance c mé a. tique qui est plus grande que eel3v qui est obtenue par l t :.lgg:-c!!J.è-t. ti' 1 àft". compas -a en c.tdrsb vtal.i ques.
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j.,11 augmentât J.ou de forew i. e-y v ... . û;
. 'C, ;.-->:# métallique! est préf rablement obtenue 1)2:'" ;.,z.i .;:ra2c3= :..iv:;¯ #.-.#. '::!)':':'1(:t à une température Sy=-v'G)i .v et pendant de? durCav (fI', t'#'-.j.?; #; f-- 1)10priés afin J.I.( v.<;t;.r; 1 w iacua.-.; ..;##.';: --".t va ...riv. de contas elltl"e, l's i.xLi-es # roiài:.'e-s.
D'autres ti?;s :a: ce réunit le*: l' '.:t:.-: . ¯:..ß.=.ì ü!r'(llc1Ent être employés, tels v::'::; 131"e';ê'l;,.'-':Dt ",o: iitws 6v c cJ.ü'3C1mpo- sé de brasage 7 I.f¯ l'L,:' '¯'??'L?Li'v:W:.fi pou 1:;,; cten'-5.v à une t0rme désirée, Sial. s'3 pa..- cJ'aitf.mel1t à j.t '..I12"',...::: dent : . l. r ¯'t -i.,. ') ¯r. té et la dUI'32; ,s. mi'. 'jJ,:i;ru2'i;EJ;:; ':c31' ¯: tt,fi±,ta¯':,j.' .J.'3'Cï9..t..Lv:'.¯..l.î du composé ûe "bras±.g0: iî4i¯. la j:'ln''-.!;'2'fJ 2.J:;tl'6 les fibre.;'-'...
Diffél','jl1'G. j.r-oy-;...; '.' .';\)'.1V'''l1;:' ..w . v:3f,'", dans la fabri- cation des produite p:;rxê'; -:L-:-.iû-3s :i:.aîi'c.3::'i, en oeuvre des oa.ractériEn::;irl05 jE. lu s:.....,. =i.- il11rE;[l.tiOTl, suivant les carac- téristique., Ü,,;,d.-.\.,.3s .. "-,.1. , :.s .: Lei.. Par- eX8ul:Üe, une mince E'1''t?t-i.:¯t, v 01.: mi* feuille de 1. iL}:E>s de â2:'G, -'..l. peut être produite en Ti)i:tc:x un. ;t1;.:ij}ç±1.si')ü {t fibres métalliques dans un liquide 0c.r,ihúé.bl.3i utilise Û';'t:3'¯6 t.L,.43'Erl de suspension, puis en 1f'J;ti;.:.t ##:.h----)-Y-i -,>. # v.w; -Y.C#.;, . ;.r.':ar2lné",:;., tel ','°1?1 t'r$ii:'¯: Qu.ls # -... c"; - ,3.'. ¯. , ...D d."-'Í,1[è.:;: v.
Liquide .¯ ". Îs.-h, i i- -,,..-- -:.. :n--.. : ., i-.z.y-- :# ;;# iit-irs ###; .¯.. :7 s établis- sent 3 -: i;! ,< :;![.1. ...>.?u. - :::-t .-..¯-. ; sj.1.Jl- :''1.:: :;i;:SE: qui peut être de11:35-.--:.i 7;";:1:-.t;-:''.;J:;.n;" isx !#; i}':'> :"I:.'",:!: ;# # ..#!.;."# *s ;:']¯6"76 dJ.f; 3:;( S j, i-ar,.' . :r-. ',..#'.¯., .L,j j;;f".':::":;;:':-!1J.-0 t\ '..: J "y;; a11a1..;t)) êt:lB utilisée {>::-:.:::.:' ,.m.¯.¯, ... ¯ . .... i ...¯ , ¯r,.....,.,3t:,....,¯ ¯" ds :i?sail2tS de uJ'::¯ ¯ - .. r-. i .-..-:..- -... c..-...,.:#.#;..
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un moule comportant des parois poreuses, le noulc comprenant une cavité ayant la forme désirée de l'article .final que l'on se propose de préparer.Lorsque le mélange contenant les fibres métalliques est introduit dans la cavité de @ lage, les fibres de métal sont retenues dans la cavité et le liquide de suspension est enlevé par lu filtration ou par l'absorp- tion à travers les parois poreuses.L'ensemble compact demeu- rant peut al...-, être pressé,si on le désire,
et finalement aggloméré pour obtenir les caractérisa tes physiques désirées
Les caractéristiques du procédé décrit et les articles à obtenir seront exposés en se reportant aux dessins ci-joints qui représentent différents exemples de réalisation préférés de la présente invention.
Dans les dessins:
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La Fig.l est une vue sch6:::1&tiq;,e d'un ensemble de l'appa- reillage disposé de façon à constituer une feuille de fibres métalliques.
La Fig.2 est une vue d'un arrangement de moulage destiné à former une coupe moulée au moyen de fibres métalliques.
La Fig.3 est une vue en perspective de la masse produite par l'appareillage représenté dans la Fig.2.
La Fig.4 est une vue en perspective de la masse représen- tée dans la Fig.3,après compression.
La Fig.5 est une vue quelque peu schématique d'un ensemble de pressage à froid qui peut être employé pour fabriquer des objets compacts.
La Fig.6 est une vue analogue à la Fig.5, nais représentant la position fermée de l'ensemble.
La Fig.7 est une vue très agrandie de l'article fini,
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destinée à G:::r 'etr91a,age,jes fibres.
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La Fig.8 est. une vue encore plus agrandit que celle de la
Fig.7, représentant la manière suivant laquelle les fibres sont unies ensemble dans l'article fini;et
La Fig.9 est une vue analogue à celle de la Fig.8, mais représentant une forme modifiée de l'invention.
Dans la Fig.l,la référence 10 indique d'une façon géné- rale un réservoir d'alimentation ou boîte dans lequel une suspension de fibres métalliques est reçue. Le milieu de suspension pour les fibres dépend, dans une large mesure ,de la densité des fibres, de leurs dimensions et de leur réac- tion avec le milieu de suspension proposé.
Par exemple, des fibres de métal, telles que les fibres d'acier inoxydables, de nickel ou de substances analogues, sont relativement inac- tives en ce qui concerne l'oxydation et peuvent être suspen- dues sous forme de particules, de dimensions convenables dans l'eau.Cependant, des fibres telles que du fer ou des subs- tances analogues qui doivent être protégées de l'oxydation, doivent être suspendues dans des liquidas non aqueux,- tels que de la gycérine, des huiles de pétrole et substances ana- logues.
D'une façon générale, la suspension employée dans le réser- ..voir d'alimentation 10, do t être relativement diluée et, de' façon typigueelle peut être constituée par environ 5 à 10% en poids de fibres.Les fibres elles-mêmes peuvent être for- mées de toutes façons convenables, telles que par broyage, en les faisant moudre ou par des procédés analogues.De façon à prévoir une dispersion uniforme des fibres, il est désirable d'agiter le milieu de suspension avec les fibres au moyen d'un dispositif agitateur convenable.Si l'article fini doit avoir un arrangement de fibres de dimensions plus ou moins uniformes, l'agi ation peut être suivie par un procédé de lévitation qui, au moins grossièrement,
classe les fibres dans différentes t gammes de dimensions.
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La suspension de fibres métalliques s'écoule du réservoir 10 sous forme d'une dispersion uniforme dans un organe de formation convenable 11 qui, dans la forme représentée dans l'exemple de réalisation de l'invention, peut être constitué par un tamis à mailles fines formant des fils, qui se déplace comme une boucle sans fin entre une paire de rouleaux espacés 12 et 13.A titre de variante, une couche de papier poreux ou de substance analogue, peut être placée sur la partie supé- rieure du fil de formation 11 pour la réception des particules en suspension. Dans l'un ou l'autre cas, la surface de forma- tion doit permettre le passage du liquide servant de milieu de suspension, à travers la surface, mais doit retenir les fibres de métal.
Pour aider à enlever le milieu de'suspension lorsque la structure de fibres métalliques est en cours de formation, le fil de formation 11 porte la suspension dans une paire de boites de succion 14 et 16 où une pression réduite est appli- quée à la structure pendant sa formation.
Après la formation initiale de la feuille, celle-ci peut être consolidée en la faisant passer par l'entrée d'une paire de rouleaux de pression coopérants 17 et-18 qui reçoivent la feuille formée à partir du fil de formation ll.La pression sur la feuille aide à obteuir le verrouillage mécanique entre les fibres feutrées destinées à produire une feuille se tenant d'elle-même.
Finalement, la structure Armée peut être passée directement dans un fourneau d'agglomération 19 pour produire des liaisons de métal à métal aux points de contact dans la masse de fibres.
Les conditions pour l'agglomération des fibres de métal
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sont analogues h oellsb $P+01é88 pour le traitement par 4gglçmê. gallon des pa'.J, Ss i9 poudre métallique orepo4antea. exosl té qu'il peut' être souhaitable d'élever la température d'envi-
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ron 38 à 75 degrés centigrades au-dessus' de ce3!<:s employées pour le traitement d'agglomération des poudres de la même cela* -position, puis de Maintenir Ja feuille dans le foui* d'agglomé- ration pendant mit- i>érlodw de t7Íti!Ji légèr'ement t'.<:
'' Ls.' q# celle qui serait pratiquée pour des poudres métalliques .Une
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atmosphère de non oxydation est également nécessaire dans le four d'agglomération, de façon à éviter l'oxydation.
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La feuille qiiittan4u le four d'agglomération 19,
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contient un réseau de fibres entrelaces reliées solidement,
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dans lequel toutou .su;.. sorjt sensiUltaent soudées aux
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fibres voisines dam.. vue pluralité do points sur la longueur de ceux-ci. Ou i-yia de ;a.r. F:a fournit une feuille remarqua * blement solide :.:3:. 7:yâ- lJf 0:;,'0 e:;:':;1':êr.a.ement poreuse.
.Si on z: #. ?.": x¯-w ;I'V- ... z&uï 3e la structure 1?ut être W1ie- niée, par (10; c1 jùû-, i i. < w-? 1:.;1,'1.<<"'..).I';fJ1'; de fibres de t?3.'a..fll. la valeur voulue SU2.' le fil >:?# Ù1rùla, tioll...J?ar exemple, un second réservoir de 'i ",.<.'La. V'î C, i?. ;';t;>,t i ;ïa :i i.:' à la suite de la boite de succion 5.6 pour cépoBc.L' une peecnde structure ('.1 fibres sur la structure dpL.se& .:..:.iuer.3ans certaines plioations il est d8;3i.:;û.Glc..
(\ "'C/Jtei .;-4r.:.t.±!ï.Ea.'7.i1 excessive "'.; fibres de métal deD2 la cîr:ûr w-,. ue déplacement de la (structure, cpsss...: dfJ'S ex ;3-::;;.:,;iu ds "traitement de Ja machine" de la structviro f:.t:ê3 '. 5ï .,'', un efcafiap f4cz.;Îtï.J110 peut être cr..:. 01. 1'<;,1",,; ;.PiJ..., ,',S[' i'j 'j ::"o.ùde d4;c':i t5.on de fibres
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sur la feuille pour orienter 3.-3 seconde structure de fibres clans une f.1i:.6:'0tih Q 8..0618 iirolh ((il à un angle donné par rap.. port à la Ü';7,r,tioT!: pr-wâofiiîuaritfs tio la souche de fibres dans la .i1.. : t.-t.!c.4r 1:3Stß :. iC.i't:r.."3 orientation est possible parce que le Ctt"H]) iil.8giJ.6 t5.QIJEI a peu ou pas d'effet sur les i' .
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bres pï-écé0±#'i'sûL lu' ...... ou f..'-.;# ::3acée3 Ô s la première struo- ture Un-.
T'A:. ,¯-lJ - 1.:... 1 #. :r ûî-# !'.':'. t&9,<'.'''. lu olw;ap est effectif s" '.i.i-, , . . n (1....' '." %di .W 'ixia toujours
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en suspension dans le milieu de suspension.
Pour la fabrication der: compacta de filn'r. ; de forme comple-
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xe un système de moulage 011 type représenté dan;: la Fis.3 peut
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être utilisé . Cet assemblage peut comprendre un réceptacle 20
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rempli avec une substance 21 t'emportait des f ilares métalliques dans un milieu de suspension oZ3pro;?ri:.Ul nitateur bzz est prévu pour empêcher le ?-3ptt des Fibres 'in Métal de la auspan-- sion.Un noyau poreux 24 aynt. une cavité Interne 24a connec- tée à une source d" vide per 11110 ligne ±5, est disposé de faqon à être immergé dl1'" is, :ao: .3r,re fil pO\11' recevoir un dépôt de fibres à partir d, !-ri :nc:, fi., ,!.rz ':OllteI18nt les fibres 21. 'Un bouchon impernúabJfJ Un 0' , # ïM.çni. est, inclus pour sceller le noyau 24 et le i,u5r l' SéP'H'J #'#*# 10 pression atmosphérique lors- que le noyau 24 PHf, irn-.lp,YFr .":;
le liquide de suspension 21 au niveau du bouchon 26,I,(;"sqt' 1 A noyau 24 est immergé dans le mélange 21, un enser-11) 1 e de fibres métalliques se produit sur la partie immergée du noyau !;4 en 1'aj son dé l'application du vide à travers les parois poreuses du noyau ?4, Le milieu ciel suspension peut être recouvré au moyen d'unp trappe convoi. '9 dans le système à viril-' <}i, J,E,tJl. être réutiliq4.
L'apparition de 1 a ,ljJt:se m;ttée après l'enlèvement du noyau représenté dans !a Fi-, 2, est. représentée danp la '':i.g. 3 des dessins. Ce compact peut êtr;' nI!)5tj t.llé par une f'H1upe 30 grossièrement 'r.¯')Ez de fir''8d -les ('7 possédant une porosité extrêmement éjevée. t'01!l certaines applications, par- ticulièrement pouf 1 1 t!s'w;e t;rlnrnaa moyen de .ti.1.trQtion, une telle porosité é t E: v4e 8Ht. ii8lrf1hle I, doit µ1.rf? r.n;ue dans l'a:r:'t1" cle final de1àr;cJo que la ^.apfi 30 puisse passer directement dans le four 9'aggioaszaf.iryat lr'I."Sli.n6 la masse est raffermie par la proda^. tirzn r1 '3 119 i "V;1I8 autogènes métal à natal entre les fibres er, r,re t H-:<:,=,3.
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Dans certains, exemples cependant, il sera désirable de com- primer l'ensemble compact avant le traitement par agglomération de façon à accroître la densité de celui-ci' tout en retenant
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un degré substantiel de sa poro:ai.t;.Gnïés a7.ex.ar,,.a,.,,roduits les plus désirables produits par le procédé décret ,.. possèdent
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une porosité dans la gamme comprise entre environ 50.9aâ, Pour des éléments ('1.' Filtrage,ee'cte porosité peut se trouver dans la gamme comprise entreenviron 70 à 90%.Pour des poro- sités aussi élevées, il existe une porto très faible dans l'anont du courantde fluide qui passe à travers le filtre.
La condition de l'ensemble compact après la compression dans une matrice de formation ou dispositif analogue,est re- présentée dans la Fig.4 des dessins.La coupe 35 représentée dans la Fig. 4 a été compressée hydrostatiquement pour obtenir la densité désirée avant le traitement par agglomération.La coupe comprimée 35 est alors agglomérée.Dans certains cas, des avantages additionnels peuvent être obtenus en représsant et en ré-agglomérant 1* ensemble compact.
Un autre appareillage pour la préparation de l'ensemble compact a été représenté sous une forme quelque peu schémati- que dans les Figs.5 et 6 des dessins. L'appareillage repré- senté comprend un organe matrice flottant' 36 fournissant une
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cavité de moulage 36a, claïi.. laquelle des fibres métalliques sèches 3'1 sont introduites directement.Un organe de poussée inférieur S8 et M organe de li7..ç<.-1 g11P ',,,?: eur '9 ,.?euve' -.. ::3 déplacer ,,/a::- rapport j. 'ni , . 1 autre, confie ceci peut être plus aisément vu dans la Fig.6 pour comprimer les fibres 37 jus- qu'à la densité désirée pour l'ensemble compact final.
Cette densité peut approche? la densité théorique du méta utilise,
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eu el 3 peut '#.'#.#*& sea] ornent. ur.e p8tit<..- "'?actlor. de 1 densité théoriqu-j, P su l 1, ,.ú'é, L> U:J .f::; q,,1i ',:;t fait ,le lten7,e-abl, compact dans ses '-"Pl1lcB. ,ic.' r .'..e.t.a
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La structure de l'ensemble compact. traité par agglomération est mieux représentée dans les Figs 7 et 8 des dessins.
Com- me il est évident d'après ces deux figures,les fibres 27 sont mécaniquement entrelacées avec les fibres voisines qui aident à empêcher le mouvement relatif entre les fibres.La liaison 'entre les fibres 27, comme représenté dans la Fig.8 des des- sins, se produit le long des surfaces relativement larges du contact 29 et est constituée par une liaison autogène soudée provoquée par le maintien du compact à la température de trai- tement par agglomération jusqu'à ce qu'un traitement d'agglo- mération adequate du métal se produise.
La surface étendue de liaison rendue possible par l'emploi de fibres métalliques couplées avec le verrouillage mécanique précédemment mention- né est considérée comme la cause, en premier, des propriétés physiques améliorées des ensembles compacts produits conformé- ment à des caractéristiques de la présente invention.
S.ous une forme modifiée de l'invention, telle que représen- tée dans la Fig.9,les fibres individuelles 31 peuvent recevoir chacune un revêtement de surface d'un composé de brasace tel que du cuivre.L'ensemble compact est alors passé dans le four de traitement par agglomération où la température employée est suffisante pour faire fondre ou, du moins, ramollir le composé de brasage pour l'amener à s'écouler dans les jonctions entre
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les fibres. Lors dur ,=- '7C F j 5 ,. ""mE:Ll te', l'eusecble compact, la ca.i osit. -n -,, b:':'Lsage ..( soi..:: ifJ..6 peur 1;; L'mer des dépôts 33 du métal de brasage sur lesquels les fibres de l'ensemble se fixent en une ruasse cohérente.
Des tests ont indiqué que, pour une porosité donnée, un
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compact 1-o u Ii arti àh ¯8 'o..:1)'1si t-: or: de fibres métalliques est consi .t.r'1blE"..1euG l lu:; ïvvt . poirt de vue force de tension, qu'un compact prodige psn âos. poaurea métalliques de même oom- position oM::niq1....e. a:r w.e . .t3, le tableau suivant indique les -
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propriétés de l'1."J1stance compura tives de pondra do. fer et de corps en fibres de fer possédant chacun un contenu maximum en carbone de 0,10%.
TABLEAU I
Propriétés comparatives de résistance à la traction de poudre de fer et de coros de fibres de fer (0,10% de carbone au maximum)
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<tb> Porosité <SEP> en <SEP> '1114, <SEP>
<tb>
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Force de tension en livre pa inclf (psi) Corps n poudre Corps en fibres soit en Kg. par OU2.
7.500 psi 58 L,cm 39 50
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<tb> 11. <SEP> 000 <SEP> " <SEP> 775 <SEP> " <SEP> 29 <SEP> 40
<tb>
<tb> 15. <SEP> 000 <SEP> " <SEP> 1060 <SEP> " <SEP> 23 <SEP> 30
<tb>
Les propriétés d'impact des corps en fibres de métal sont remarquablement supérieures à celles des compacts employant des
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poudres de métal. Les SlJOc'Í.!!1e"ls de test utilisés dans le test d'impact,nttont pas été entaillés par des barres de 0,490 par 0,200 inchs, soit 1,25 x 0,51 cm. Ces specimens ont été cassés dans une Machine d'Essai d'Impact au choc, dite Machine Baldwin Sontag de 25 livres anglaises,soit avec les résultats suivants :
TABLEAU II
Propriétés comparatives de l'impact de poudre de fer et de corps en fibres de fer.
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<tb>
Force <SEP> d'impact <SEP> en <SEP> pied <SEP> par <SEP> livre <SEP> Corps <SEP> Poudre <SEP> et <SEP> Corps
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> soit <SEP> entièrement <SEP> corps <SEP> en <SEP> entièrement <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> poudre <SEP> fibres <SEP> fibres
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> 30 <SEP> - <SEP> (85)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> 2 <SEP> 35 <SEP> (70)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> (1) <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 27
<tb>
<tb>
<tb> sur <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> : <SEP> 18
<tb>
Le signe étoile signifie que le spécimen, ne s'est pas brisé.
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Le signe ( ) signifie qu'H s'agit; de. 'ire' fJl1l'3 ;ra.Lcas Il a ;;tu 111< :±",;8: 0Lt tjf no ver, an relation avec les tests d'Í!'1:paot;(j,uEi les ;߯:,-.. Ârï f'-'d/j{;$11raS (.lUE: les onscmb2os com- pacts ont subies (î.'; ,'v,;" :xn.-jia-3rabl v:cAt différents. Dans
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le cas de compacts de fibres métalliques, la rupture est le plus souvent produite dans la fibre plutôt que d'iris les liai- sons inter-fibres.Dans le cas d'ensembles compacts consti- tués de poudre métallique, la rupture se produit sous forme d'une rupture de cassage au point de l'impadt.
Les chiffrassuivant représentent la manière de préparer des compacts ainsi que certains de leur... propriétés physiques.
Deux ensembles d'acier inoxydable (type 430) ont été em- ployés comme matériaux de démarrage.Le grade le plus fin a une surface en coupe de fibres de 25 x 10-6cm2 environ soit 4 x 10-6 inohes carrés, et le grade le moins fin a une surface de section de fibres de 10,5 x 10-6 inches carrés soit 68 x 10-6 cm2. Les fibres les plus fines ont été taillées jusqu'à une longueur de 5/16ème d'inch,soit 4,7 cm.; si bien que le rapport de la longueur au diamètre des fibres est d'Environ 150.Les fibres les plus grossières ont été coupées jusqu'à une longueur de 1/2 inch, soit 1,27 cm., si bien que leur rapport de longueur su diamètre est d'environ 120.
Les fibres les plue. fines et les plus grossières ont été dispersées séparément dans un zélangeur. Les fibres ont été dé- posées à partir d'une suspension sur une surface de formation poreuse dans un filtre à vide.Les disques qui en ont résulté ont été enlevés et pressas à froid, les fibres fines ayant été pres- sées jusqu'à une pression ce ..0 à 50 tonnes par incn2,soit 1535 à 7700 -g par cm2, et les fibres grossières ont été pres- sées à une pression de 30 à 70 tonnes par inch2,soit 4605 kg/cm2 à 10.700 kg/cm2.
Tous les disques ont été traités thermiquement à 2400 degrés Fabrenheit, soit 1315,5 degrés centigrades pendant
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une .ilr 3 t ¯ :1 x-e at. 7 : .'". . T il,i .:Gi. .lr Ortai:.1.g des disques ont ité s: :r::is ''';';>0': 1-3 ClS.1J.eS ooaditions que celles cxées ¯ <: : P ar a , - frc11tJuivi par le traitement thermi- que à 2.=00 d :5.r.. '<.. " - -. -- À' 1S15,5 àeré3 centigrades pendant-, \:..1':: :--¯u.::'.
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Les propriut. physiques ut, té: JC::Ud.'lUf;l;1 <3f- disques quJ en résultent sont dormùes g1¯C>-. -uu., : T A ç L 1:; A 'r III Propriétés physiques et cn-.:; :i uf": .in;.; r;.a:.;:m.: de t'.'m,:. mctalliquus ou [cio!.' 111üXYC:él blr:.
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Coefficient <¯'-z #Jerjj-;-jbil.it Type de fibre Porosité Résistance la traction 4T-,J. '- ..3vc; livres par incli carre Fine 32, g-* 13,350 soit 8u3 kg/cm'"1 3,-fi ; Y ; 1O¯' ixicr;":;oit; 3,;35 ?ine ±9,0 4.a j , [ t.. ,; 1590 "i C3 0 Ï-V- Fine 37,7 15,SOC 10300 26,1 4>CCr.s Grossière '7,6 1.9,800 14000 " 37, a C" Grossière 29,7 17,500 12?OG " S4,3 5,3 etc Grossière 5,7 :?, 3 1 lui (10 16000 9,8 1, 5 Grossière 11,7 38,600 3000 " S,4 0,38
De nombreuses modifications peuvent être apportées aux pro- cédés décrits ci-dessus, commeil sera évident pour ceux qui sont versés dans la technique.Par exemple de façon à augmen- ter le degré de verrouillage mécanique entre les fibres, les surfaces de fibres peuventêtre rendues rugueuses afin de four- nir de petites projections ou barbes le long des. fibres.
Une autre variante consiste à utiliser des ensembles coca-
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pacte: qui peuvent être faits en utilisant des difl'81'0nt:3 types de ï;1 ßô da;...3 j . r # -.!.!f=;d: f- 1 urlca \?n 1: ; .' le =:...L I-.": ...:1 :'' ¯ , t" f, r'L' ".# te nr les sur.-ce E . ¯¯J LI1J -ius a..t 1 ¯: ;-.c.:.!'. ±-#* 1.: ?l 0.,8 u: traitement -<-r,u: d.C;21om":'1'atioLl appropriées a t...).tie CI t un<;3 .1.11.,1'. variante, les C:C3t:.JcdG 'f,.. y5é:'.tIJC'iE': ±tro GOIL 'Li iU3S 'par cks fibres de métal de flGIt:PJ7.:':L, ,t"f¯'t;C t¯TTt,<:.¯^, duns 11":J'11.1<;;:11-,;B 1).:::1 corpH est. r)".1L". t.'l1' 1ïa C':t # L-. :3 La i ..#;# (1..-..: "2 3 i : d! t Li: ' ,# , "t..0 h i.' q':J:
Li;: ,-j-''i'" -i''. s ;";: ':1:!H,. ;Aj 1 r :: .. r.'-'t.o:;ition
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générale et susceptible Cv, v; # '-.,, ;--;,# et. à-- ?:'##'#'; ' - J-/.-; f;.'.'i ql)pa.ra1tront eZ.i'. 'u n'= à a.'xr ;¯. c JLfar5.
!# 'l i T 1 - '\.t ; - # 1. Procédé pour 1'(.hd,11U,;L" t'tt;;.3 cr'[,i01.ou ,t: i,è!11J.';Yè;:; poruix, caractérisé en ce qu'une ' f:¯a:3, C';,'. rr, ,,'; i" 1 1 lvj c L':[;'.<1 cet produite, chaque fib. :1 '<'li, u 1r.->:v ##> ' ;tD' t;..Jl(; 1:';[','..'.: ,(; à sa di!:l(nsi0r:. clt' :''t'' i. -: #¯ '>,11.;'" ;' ! 1: I # #.-'. '# .t>-;; fibres er.se:at;lt c . .rorslt- pc--- i :##.-...:#¯#- par* ur. t,('<:::'c:r.:G::':: ,,1 aC01o::\(ratjon ,.. ur. i.¯, :. ,.¯.¯¯ r'cll-r;.o !#..- }.0:,:": cpc points de contact .'1 t:-; -..1er. ,": o.r # ,",.....: :-\À âitc 11L33e.
2, PrccJ s1i'.TC¯t 1 'C s....:.L:à en ce uue ItJ8 fibres oût pressées s eu; c'r-. à .:;"L.:..¯t6 accrue %Rzi'¯'13 qu'elles aient été -r1l-}it.s ::#..
S. Procédé euivsxt 2 ou =1=:. ¯ ctérisé en ce que les fibres de métal suspendues âars un liquide forcent la suspension ré- su2.tantt' suivant une tenue désirée, et en enlève le liquide 'le suspension de la suspension pour laisser la cite masse ill.3.ttf:<;; de fibres e c:3tal.
4. Procédé suivant :6",;;::.r"",c':l-Ü: en ce qu'un article ocEi- prenant une feuille r:1tc.2J. ir:ue poreuse est forr::é en faisant cir- culer une suspension ce libres ce métal sur une surf ace f- e forma- tion perforée mouvante, afin de constituer une structure de fibres métallique 3.
5. A:. o5 " ' - .. i,-. ,.¯ ! t u a\f" ,1.( f;'(,'0è. c'une ii rc renc,ica U ¯'J1.; r'rfl- 2ent&±>,cai ...t;.(.rͯ,3 en ce qu'il con tl.e U:--.0 masse mêtË,lli'1ue poreuse substantiellement uniforme présentant une résistance e..;) tH' d 11':1(:; à 1&. t-aoicT.. t J¯v- t z # bui 1" 1', ,J.t ri:-3 ei bzz sutste-ti.l--.-n i- ut- 'j ont ane :¯01..,U , g auir.-i:is dix "'0"- leur :;.;11 ion -"f 1t de :,w:.... lin CC11..,;j.
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7. Article métallique suivant 5 ou 6, caractérise en ce que des longueurs substantielles de chaque fibre sont laissées sans être connectées à d'autres fibres.
8. Article métallique suivant l'une des revendications 5-7,caractérisé en ce que les fibres sont réunies ensemble en une pluralité de points le long de chaque fibre par des dépôts solidifiés d'une composition de brasage
9. Article métallique suivant l'une des revendications 5-8,caractérisé en ce qu'ila une porosité comprise entre une @ gamme d'environ 50-95,;