Procédé et appareil pour la fabrication de barreau, tiges, bandes, etc. en matière vitreuse. La présente invention comprend un pro cédé pour la fabrication de barreaux, tiges, bandes, etc. en matière vitreuse, telle que quartz fondu, silice, etc., et un appareil pour la réalisation de ce procédé, les barreaux ob tenus suivant l'invention pouvant être, par exemple, de section rectangulaire, en forme de croix, de H, de T ou de L, cannelés ou de toute autre forme, et être pleins ou creux, leurs dimensions en section et en longueur étant limitées seulement par la masse des matières fondues à partir desquelles on les obtient.
On a découvert que grâce au procédé suivant l'invention, il est possible d'obtenir des pièces relativement longues en forme de barreaux de n'importe qu'elle section et de dimension uniforme, sur des longueurs con sidérables sans l'utilisation d'une filière ex térieure et qu'il est également possible d'ob tenir des pièces en forme de barreaux de n'importe qu'elle longueur ayant des sections droites qui peuvent varier considérablement le long de ces pièces.
Voici comment le procédé suivant l'in vention peut être mis à exécution On commence par produire un lingot ayant une section droite semblable à celle que l'on veut obtenir, mais de plus grandes dimen sions et de longueur réduite en proportion.
Le lingot peut être formé, par exemple, soit à l'aide d'une masse creuse, à peu prés cylindrique, de silice fondue, telle qu'on peut en obtenir par le procédé de fusion de la silice décrit dans le brevet anglais n 18437 de 1904. On peut encore obtenir le lingot à partir d'une masse plastique cylindrique creuse ou pleine, obtenue par fusion de la . silice à l'intérieur d'un four tubulaire élec trique. Ou bien le lingot peut être obtenu par tout autre moyen convenable.
Dans le cas où l'on part d'une masse creuse, celle-ci peut être convertie en un lingot plein par l'application d'une pression externe destinée à refermer l'espace central tubulaire et à souder ses parties internes. Cette pression est appliquée par des blocs de forme convenable ott par des dispositifs d'ap plication de la pression, ou en faisant passer la masse plastique entre des galets de forme convenable, ott en faisant le vide à l'intérieur de la masse de manière à utiliser la pression atmosphérique externe ou toute autre pression de gaz oui par une combinaison de ces moyens.
Quand on désire obtenir une section tu bulaire, ott maintient la forme intérieure en introduisant un mandrin ou titi noyau de graphite, de métal ou d'une autre matière réfractaire, à l'intérieur de l'espace tubulaire, pendant la fusion, avant l'application de la pression extérieure.
Dans le cas oit l'on part d'une masse plastique pleine pour la production de pièces pleines, oit adopte une manière analogue de procéder, en comprimant ou calandrant la masse plastique pour lui donner une section semblable (mais de dimensions supérieures) à celle que l'on désire obtenir pour le produit fini. Dans certains cas, la transformation de la masse plastique en un lingot de la section droite voulue peut avoir lieu dans un four établi à cet effet avec l'aide de pièces de moulage con venables réfractaires, par exemple en carbone ou en graphite, déterminant la forme dit lingot.
Dans le cas où l'on désire obtenir une ott plusieurs longueurs de section droite uni forme, trais qui doivent être de plus grandes dimensions aux extrémités ou eu certain points de leur longueur, on petit conformer ou décolleter une matière fondue ou un lingot ini tialement plein ott creux pour lui donner la forme ou la section voulue, pour la partie de la pièce comprise entre les épaisseurs, tandis que les ré gions épaissies peuvent également avoir une section droite variable obtenue d'une manière analogue si oit le désire.
Dans le cas où l'on désire un moulage très précis ou des surfaces particulièrement lisses du produit obtenu, on laisse refroidir le lingot conformé et on le termine, par exemple par meulage, pour l'amener à la forme polie voulue.
La seconde phase du procédé porte sur l'étirage du lingot conformé ou ébauché de manière à obtenir des éléments en forme de barreaux, de section droite semblable à celle du lingot trais à échelle réduite.
A cet effet, on avance graduellement ce lingot dans titi four tubulaire, comportant un élément de chauffage agencé pour que la température maxima soit développée dans une zone relativement étroite dudit élément, pour que la portion du lingot se trouvant dans cette zone à haute température soit amenée au degré voulu de plasticité, on saisit alors ladite extrémité et oit la tire hors du four par sort orifice de sottie de manière à obtenir une pièce de sections droites semblables à celles du lingot, mais de proportion réduite dans un rapport dépendant des dimensions du lingot,
de l'intensité du chauffage et de la vitesse d'avancement du lingot.
L'élément de chauffage petit être électri que oit être constitué par tout dispositif équivalant à titi tube chauffé électriquement, tel qu'un anneau ou une série d'anneaux pa rallèles de becs à hydrogène oui a acétylène dirigés vers l'intérieur.
Dans le cas d'tin élément chauffé élec triquement (ce qui est préférable), la gradua tion de chaleur peut être effectuée en faisant varier l'épaisseur de la résistance électrique de l'élément et la température maxima peut être réglée en faisant varier le courant de chauffage.
Par exemple, ni) four pour l'étirage de lingots de petites sections petit être cons titué par titi tube de carbone long de 45 cm ayant titi diamètre intérieur de 10 cm et une épaisseur de parois de 12,5 mm.
La zone de chauffage peut être obtenue soit en réduisant l'épaisseur de la paroi, soit en perçant des trous suivant des rangées sur tout le tour du tube.
Un tel four nécessitera 3000 ampères en viron st 16 ou 17 volts, c'est-à-dire environ 50 kilowatts pour obtenir la température de travail voulue d'environ 2.200' C au maxi mum.
Quoique le procédé décrit dans le présent exposé s'applique à un four dans lequel l'axe de chauffage est horizontal, le procédé peut encore être réalisé si l'axe du tube de chauf fage est oblique ou vertical.
Dans le cas d'un élément chauffé -élec triquement, il est bon de prévoir des moyens pour empêcher autant que possible l'entrée de l'air dans le four, en vue d'éviter la com bustion du tube de chauffage. On peut ob tenir ce résultat au moyen de chicanes de forme convenable ou en introduisant un gaz inerte dans le four.
On a trouvé par expérience qu'en réglant la température des éléments de chauffage de manière â maintenir le lingot dans- son en semble au-dessous de la température de dé formation et en avançant progressivement le lingot de manière à maintenir uniformes les dimensions de la section la plus chauffée du lingot se trouvant dans la zone de température maxima, il est possible d'obtenir un lingot dont l'étirage petit se poursuivre d'une ma nière continue sans aucune torsion de sa section ou aucun arrondissement des angles externes de la masse étirée.
Il est préférable que dans le cas d'un four horizontal, l'extrémité chauffée du lingot soit maintenue au-dessus de l'axe du four tu bulaire.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la manière pratique dont l'invention est réalisée La fig. 1 est une vue en coupe d'un ap pareil permettant de réaliser le procédé qui fait l'objet de l'invention ; La fig. 2 représente un lingot avant son passage dans le four ; Les fig. 3, 4 et 5 représentent des parties de ce lingot après qu'il â été soumis à l'étirage; Les fig. 6; 7, 8 et 9 sont des vues res pectivement analogues aux fig. 2, 3, 4 et 5 et se rapportent à une autre forme de barreaux.
L'appareil représenté sur la fig. 1 com prend un - chariot À. agencé pour supporter le lingot conformé ou ébauché B, un four électrique tubulaire C dans lequel ledit lingot est introduit graduellement et des pinces D pour saisir et tirer en dehors de l'ouverture du four l'extrémité du lingot située immé diatement au delà de la zone à haute tem pérature du four, quand le degré de plasticité voulu de cette extrémité du lingot est atteint.
Le chariot À est monté sur des roues a roulant sur des rails al et il peut être tiré dans une direction quelconque par une chaîne a2 fixée audit chariot et enroulée sur des pignons a3 et a4 dont les arbres sont montés de manière à tourner sur des portées du bâti de l'appareil ou de son support.
L'arbre de la roue a4 est représenté pourvu d'une manivelle a5 pour la faire tourner. Le lingot conformé B est maintenu sur le chariot 9. par des étaux a' dont une partie est fixée à une tige filetée a.' passant à travers un trou du bâti dudit chariot sur lequel ils sont fixés d'une manière réglable par des boulons a$ vissés sur cette tige, de telle sorte que ledit lingot peut être élevé ou abaissé comme on le désire.
Le four électrique C représenté consiste en un corps creux c cri brique maintenu entre des bâtis extrêmes c' et porté par des pieds c2.
Des électrodes tubulaires es s'emboîtent dans les extrémités du corps creux c, en dé passant à l'extérieur. Entre ces électrodes et à l'intérieur du corps creux susdit est agencé un tube de charbon c4 constituant l'élément de chauffage dudit four et à travers lequel le lingot conformé est avancé. L'épaisseur des parois du tube de charbon c4 est diminué en c<B>'</B>, de telle sorte que la résistance électrique soit plus grande en cette partie et que la température maxima soit développée dans une zone relativement étroite.
L'espace annulaire 0s entre le tube de charbon c4 est le corps c est rempli par de la poudre de charbon. <B>07</B> et c8 représentent les conducteurs électriques. En vue d'empêcher la combustion du tube c', l'entrée de l'air dans le four est em pêchée dans la mesure du possible, et un gaz inerte peut être introduit dans l'intérieur.
On a représenté un dispositif en vue de réaliser cette condition, au moyen d'une pla que d'obturation c' agencée à l'entrée dudit four, et percée d'une ouverture de forme aussi semblable que possible au contour extérieur du lingot conformé qui est avancé à travers cette plaque. LTrte plaque obturatrice amovible c" disposée à l'extrémité de sortie du four comporte une fente pour le passage du pro duit étiré, et la partie inférieure de cette fente est obturée par une plaque auxiliaire c". Un gaz inerte peut être introduit à l'entrée du four au moyen d'un tuyau c12 relié à un réservoir convenable quelconque.
La fig. 2 représente titi lingot avant son passage dans le four, ce lingot de section cir culaire sur la majeure partie de sa longueur sert à donner les pièces en forme de bar reaux, fabriquées conformément à l'invention. Il porte des gorges telles qu'en b', et sa sec tion droite est circulaire en certains endroits comme b= ou carrée comme en b3. Après qu'il a été introduit et chauffé dans le four de la manière décrite ci-dessus, il est étiré pour donner, par découpage en parties de longueur convenable, des pièces semblables ait lingot initial, mais plus allongées et de section ré duite en proportion.
Par exemple, la fig. 3 représente la partie b1 de la fig. 2, et la fig. 5 représente la partie b3 de la fig. 2 ; la fig. 4 représente la partie V de la fig. 2.
De même, la fig. 6 représente un lingot L avant son passage dans le four, entaillé et conformé comme on l'a décrit précédemment < tu sujet de la fig. 2.
Mais dans ce cas, le lingot a, sur une grande partie de sa, longueur, une section de forme carrée. Les fig. 7, 8 et 9 montrent le lingot séparé en plusieurs barreaux après pas sage et chauffage dans le four, les parties b4, l5', b' des fig. 7, 8; 9 correspondant aux parties correspondantes de la fig. 6.
Sur les fig. 3 et 4 et 5, 7; 8 et 9, le bar reau étiré est représenté coupé en pièces sé parées, mais on comprendra que ce barreau étiré n'a pas besoin d'être divisé de la sorte, et que, par exemple, une grande quantité de pièces semblables peut être produite à partir du même lingot fonda sans le découper, si on désire obtenir des isolateurs en une seule pièce.
Le nouvel effet de réduction convenable des distensions par simple étirage, comme ort l'a décrit ci-dessus, semble provenir du fait due dans des conditions convenables de con trôle de température et clé vitesse de l'avan cement du lingot, la masse devient suffisam ment plastique, lorsqu'elle est progressivement chauffée, pour lui permettre d'être étirée, sans que sa tension superficielle soit suffisam ment élevée par rapport ait degré de plas ticité obtenu pour donner un effet sensible d'arrondissement oit de distorsion de la forme extérieure (le la masse cbauffèe.
Si l'application à la traction se fait à des températures excessives ou si la vitesse d'a vancement du lingot est insuffisante, la sec tion droite sera déformée.
Dans le cas oit il n'est pas nécessaire d'obtenir un finissage très soigné de la sur face, de telle sorte qu'il n'y a pas lieu de la meuler ou de la polir d'une façon quelconque, la masse initiale fondue peut être emboutie et amenée pendant qu'elle est encore chaude nu four d'étirage, de manière à économiser la chaleur nécessaire au procédé d'étirage.