Machine pour l'extrusion continue de métal. La présente invention a pour objet une machine pour l'extrusion continue de métal du type dans lequel le métal est refoulé, par un mécanisme à vis d'entrainement dans une chambre d'extrusion et chassé hors de cette chambre par un orifice d'extrusion ménagé dans la paroi de celle-ci. Cet orifice peut être formé par un moule,
ou par un corps de moule intérieur et extérieur. Le mécanisme de re foulement peut comprendre deux organes con centriques longitudinaux de section trans versale circulaire qui portent sur leurs faces adjacentes des saillies qui sont adaptées pour entraîner le métal placé dans l'espace compris entre les organes.
Un ou les deux,de ces grou pes de saillies peuvent être établis sous forme de pas de vis. Ils travaillent l'un. sur l'autre avec un faible jeu. Le métal est introduit à l'état,de fusion dans une extrémité de l'es pace compris entre les deux organes, et peut être refroidi ensuite de sorte qu'il acquiert une solidité suffisante pour coopérer avec les saillies.
Un ou les deux organes peuvent être animé ,d'un mouvement de rotation continu. Par suite du mouvement rotatif relatif des deux organes, combiné avec une alimentation continue en métal @à l'état @de fusion, le mé tal solidifié est transporté dehors dans la chambre d'extrusion qui se trouve à l'orifice d'extrusion des deux organes. Une forme d'exécution d'une machine de ce genre est décrite dans le brevet suisse no 167235.
La nature du métal qui peut être traité dans cette machine est limitée, jusqu'à un certain point, par la forme de la machine, vu que le métal doit avoir un degré de plasticité raisonnable à une température àolaquelle les parties mobiles doivent avoir la force et la faculté de mouvement nécessaires. Jusqu'ici ces machines ont été utilisées pour le traite ment du plomb, et des alliages de plomb.
On a trouvé que du procédé de travail utilisé jusqu'ici dans les machines de ce genre, il résulte fréquemment une ségréga- tion d'impuretés ou d'autres composants du métal (qui peuvent être et généralement sont présents seulement en très petites quantités)
formant des couches dans la texture du corps de métal expulsé. Une telle ségrégation bien qu'elle ne porte apparemment pas atteinte aux propriétés mécaniques du corps métal lique doit être si possible évitée.
Les causes et le développement de cette ségrégation ne sont pas clairement comprises, mais le résultat semble être favorisé, sinon réellement provoqué par la régularité du mouvement du métal à l'intérieur de la ma chine; ledit mouvement étant principalement un glissement du métal, à l'état pâteux ou plastique soumis à une haute pression sur les surfaces métalliques rigides et symétriques des organes d'entraînement et de la chambre d'extrusion.
Les couches séparées par ségré gation sont généralement placées parallèle ment aux surfaces sur lesquelles le métal a passé, ou sont formées et placées de façon à indiquer un rapport déterminé avec ces sur faces.
On a reconnu que la ségrégation d'impu retés pouvait avoir lieu dans des presses à métal du type à. mouton et qu'une telle sé grégation ainsi que les inconvénients qui lui sont afférents pouvaient être évités ou du moins diminués en donnant aux surfaces des conduits, par lesquels le métal passe en s'écoulant du réservoir vers le moule d'extru sion,
une configuration telle qu'il se produise une interruption de la régularité de la tra- jectoire parcourue par le métal, dans une me sure suffisante pour empêcher toute ségréga tion naissante, ou si elle s'est déjà. produite, pour l'interrompre avant que le métal entre dans le moule d'extrusion dans lequel la structure du métal est définitivement fixée.
Comme il a été mentionné ci-dessus, on suppose que la ségrégation dans des machines à extrusion du type à vis d'entraînement ro tative se produise à l'intérieur du mécanisme d'entraînement comme tel, c'est-à-dire avant que le métal atteigne la chambre d'extrusion dans laquelle les moyens pour combattre la ségrégation peuvent être prévus.
L'objet de la présente invention est une machine de ce genre munie d'un mécanisme d'entraînement à vis, dont la forme modifiée évite .la ségrégation ou la réduit du moins à un degré insignifiant, sans toutefois réduire le rendement du dispositif d'entraînement.
Dans la machine suivant l'invention, le dis positif d'entraînement est agencé de façon que la profondeur des canaux formés par les filets de l'un des deux organes constituant le dispositif,
va en augmentant progressivement vers l'extrémité d'extrusion du mécanisme. Cet accroissement progressif dans la profon deur peut s'étendre de l'extrémité postérieure à l'extrémité antérieure de l'organe ou depuis quelque point intermédiaire. Cet accroisse- ment progressif, vers le dispositif d'extrusion,
de .la profondeur des canaux dans l'un des deux organes constituant le dispositif d'en traînement, peut être avantageusement ac- compagné d'undécroissement progressif de la profondeur des canaux de l'autre des deux organes. L'accroissement progressif dans la profondeur des canaux des filets ou d'autres
canaux de l'un des deux membres produit un froncement du métal dans les canaux de ce membre et un transfert graduel du métal pro venant des canaux de l'autre organe et pas sant dans les canaux du premier organe,
mé langeant par conséquent le métal passant le long des canaux, sans toutefois réduire le ren dement du dispositif d'entraînement. Bien au contraire,
un tel accroissement dans la profondeur des canaux de l'organe immobile permet d'accroître le rendement dans une cer- taine mesure.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exem ple, au dessin annexé.
La îig. 1 représente une coupe longitudi nale partielle d'une machine d'extrusion; la fig. la montre. à plus grande échelle. un fragment de coupe longitudinale de l'ex- trémité antérieure du mécanisme d'entraîne ment;
la fig. 2 montre, à plus grande échelle, une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig. 1, de l'organe extérieur du méca nisme d'entraînement; la fig. 3 montre un développement de l'ex trémité antérieure de l'organe concentrique intérieur; la fig. 4 est une vue en bout, à une grande échelle, de l'extrémité antérieure de l'organe concentrique intérieur;
la fig. 5 montre un fragment d'une coupe longitudinale d'une forme modifiée du sup port de l'extrémité antérieure,de l'organe con centrique intérieur; :la fig. 6 est un fragment d'une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de la fig. 5, et la fig. 7 est une coupe transversale sui vant la ligne VII-VII de la fig. 6.
Il est bien entendu que la fig. 1 est jus qu'à un .certain degré schématique. Elle mon tre la disposition relative des parties impor tantes de la machine, mais elle n'est pas des tinée à indiquer les détails de leur construc tion, car la présente invention ne concerne que l'agencement des parties @de la machine avec lesquelles le métal plastique est en con tact.
On décrira premièrement l'agencement et le fonctionnement d'une forme d'exécution de la machine, les différentes façons d'effec tuer la modification du passage seront dé crites subséquemment.
Dans la disposition représentée à la fig. 1, la partie rotative du mécanisme à vis @d'en- traînement est constituée par l'organe tubu laire extérieur 1 qui est supporté par des pa liers dans le châssis 2 et commandé par une roue dentée 3. A l'orifice d'admission, il forme un joint mobile 4 avec la paroi de la chambre d'alimentation 5 et à son orifice antérieur ou orifice d'extrusion, un joint mo bile 6 avec la paroi fixe 7 du socle, sur le couvercle avant 8, dans lequel se trouve la chambre d'extrusion 9.
L'organe concentrique intérieur 10 est fixé à son extrémité arrière au couvercle arrière 11 du châssis 2, en le vissant dans la paroi arrière de la chambre d'alimentation 5, qui se trouve dans l'organe formant couvercle arrière, et est supporté à son extrémité avant par les organes 12 qui s'étendent entre elle et la paroi de la chambre d'extrusion 9. A sa partie avant, l'organe 10 porte un moule intérieur ou "pointe de moule" 13, qui coopère avec un moule exté rieur 14, pour former un orifice d'extrusion annulaire.
Les parties inférieures -du châssis et des couvercles, de même que les autres par ties en dessous de l'organe concentrique exté rieur ont été omises, leur présence n'étant pas nécessaire à la compréhension de .l'invention. Pour des raisons analogues, on a omis les moyens @de réglage,du moule extérieur, ainsi que les dispositifs de chauffe et -de refroidis sement.
Lorsque la machine est en fonctionnement, la chambre 5 est continuellement alimentée de métal en fusion qui coule dans l'espace entre les organes 1 et 10, où il est refroidi suffisamment pour devenir plastique et pour être pris par les filets 15 et 16 de ces organes. Ces filets sont de sens opposé, l'organe exté rieur ayant quatre filets à droite 15 dont le pas est légèrement plus grand que le diamètre intérieur de l'organe, et l'organe intérieur ayant trois filets à gauche 16.
Par la rota tion de l'organe 1, les filets de celui-ci agissent sur le métal dans l'espace compris entre les deux organes concentriques. Ces fi lets communiquent au métal à la fois un mou vement d'avancement et un mouvement de ro tation. Le mouvement rotatif presse le métal contre les filets ode l'organe immobile 10, et la réaction de ces filets aide à le forcer en avant.
Par suite de .cette action, le métal est amené dans la chambre d'extrusion 9 et est expulsé de celle-ci à travers J'espace compris entre les corps de moule 13 et 14. L'organe concen trique intérieur 10 et le corps de moule 13 sont tubulaires et permettent le passage d'un noyau, tel qu'un câble électrique, lorsque la machine est employée à l'application d'une gaine de métal @à un tel corps.
On va décrire maintenant les différentes modifications apportées au dispositif d'en traînement dans le but d'empêcher la ségré gation naissante. La profondeur des canaux des filets 16 -dans l'organe 10 s'accroît pro- gressivement à partir d'un endroit indiqué par la ligne A-A, le long de la partie file tée,
vers l'orifice d'extrusion. L'accroissement en profondeur des conduits dans le pas de vis de l'organe 10 est accompagné d'un décroisse- ment progressif de la profondeur des canaux des filets de l'organe rotatif 1.
Comme on le voit, cette disposition a pour effet de dépla cer graduellement le métal à l'état plastique dans une direction rétrograde. Ce mouvement, se superposant aux mouvements se produisant normalement dans un pas de vis,
produit un mélange du métal. Cette modification dans la profondeur des canaux n'implique pas un ac croissement de l'espace entre les sommets des filets des deux organes et par conséquent ne réduit pas le rendement du dispositif d'en traînement.
L'accroissement progressif de la profondeur des filets de l'organe immobile du dispositif d'entraînement, en dépit du décrois sement de la profondeur des filets de l'organe rotatif, est encore capable de former un pas sage pour le métal à l'état plastique,
ledit passage augmentant progressivement en sur- face transversale vers l'orifice d'extrusion. Cette augmentation semble favoriser l'action de propulsion.
En plus d'une variation progressive de la profondeur des filets, donnée continuellement dans le même sens à l'un des organes du dis positif propulseur, on peut faire varier la profondeur des canaux des filets 15 ou 16, ou d'autres canaux, périodiquement le long de l'organe, c'est-à-dire que la profondeur n'est pas constante,
ou continuellement crois sante ou continuellement décroissante, mais croît puis décroît alternativement dans la di rection d'entraînement le long du conduit, comme représenté.
Comme le montre la fig. 1, la profondeur de la rainure au début de chaque filet de la vis à quatre filets de l'organe d'entraîne ment 1, augmente d'un minimum à un maxi- mum, et décroît alors de nouveau à un mini mum, une fois pendant chaque tour complet du canal.
La variation est ainsi une onde pé riodique, mais les ondes dans les fileta adja cents ne sont pas en phase les unes avec des autres.
Cette variation périodique de la pro fondeur peut être obtenue en établissant cha que canal dans l'un des organes comme une hélice dont l'axe est décalé par rapport à l'axe du dispositif d'entraînement. Des ca naux de ce genre peuvent être produits en
taillant chaque début de filet, tandis que l'on fait tourner l'organe d'entraînement 1 sur un tour autour d'un axe déplacé par rapport à l'axe 17 de l'orifice de l'organe d'entraîne ment, la rainure 15a étant coupée,
tandis que l'on fait tourner l'organe d'entraînement 1 sur un tour autour de l'axe 17a (fig. 2), la rainure 15b, tandis que l'on fait tourner l'or gane d'entraînement autour de l'axe 17b, etc.
Alternativement, un effet similaire peut être produit par la rotation de l'organe d'entraîne ment 1 sur un tour autour de son axe et en taillant les rainuras pour former les filets,
tandis que l'outil s'approche et s'éloigne de l'axe de rotation lorsqu'il parcourt la lon gueur de l'organe présentant le canal de manière à varier périodiquement la profon deur du canal. Cette variation est clairement représentée à la partie arrière de d'organe pro pulseur 1, mais n'est pas apparente dans sa partie frontale à cause du décroissement gra duel de la profondeur décrit plus haut.
Cette variation périodique de la profondeur peut être appliquée, comme représenté au dessin, à. tous les canaux de l'organe d'entraînement ou seulement à certains d'entre eux.
Cette variation périodique de la profondeur des ca- naux le long desquels le flot de métal passe, a pour effet de forcer de métal de sortir des endroits peu profonds pour passer dans un ca nal de l'autre organe concentrique,
de sorte que ce mouvement additionnel est superposé aux mouvements résultant de l'action du fi let de l'organe propulseur et aux mouve- ments résultant des variations continuelles de la profondeur du filet, comme décrit plus haut.
Il en résulte ainsi un mélange plus complet du métal.
Il apparaît probable que la ségrégation se produit plus vraisemblablement lorsque le métal se refroidit. Dans le type de machine à dispositif d'entraînement à vis, le métal est refroidi lorsqu'il passe d'une extrémité à l'au tre du dispositif d'entraînement et par con séquent, en modifiant les canaux @du disposi tif d'entraînement -de la façon décrite plus haut,
ces .changements dans les canaux sont supposés être placés aux endroits les plus ef ficaces.
Un mélange ultérieur du métal plastique peut être effectué en provoquant un accroisse- ment local de l'espace radial compris entre les saillies des deux organes.
Par un accrois sement local @de l'espace, il faut entendre un espace formé en prévoyant un canal ou une dépression transversale peu profonde dans les parois séparant des canaux adjacents dans l'un ou d'autre des organes d'entraînement, ou par des moyens équivalents. Un tel accrois sement local de l'espace ne doit pas être con fondu avec un accroissement progressif gra duel de d'espace au fur et à mesure que l'on s'approche de l'orifice avant, accroissement produit par une réduction graduelle des saillies, comme décrit dans le brevet suisse no 148204.
Bien qu'un accroissement pro gressif de l'espace de ce genre produise une interruption de la continuité du courant de métal, il provoque une réduction tellement considérable du rendement de la machine qu'il doit être considéré comme indésirable en pratique.
Comme représenté au dessin (fig. 1), les parois séparant des canaux adja cents de l'organe intérieur 10 sont interrom pues à intervalles, le long de l'organe, en y taillant des rainures 18. Les rainures peuvent être des rainures circonférentielles ou Iongi- tu dinales, mais les premières (montrées à la fig. 1) ont été trouvées plus efficaces que les dernières.
Comme représenté, ces rainures sont généralement étroites. Elles peuvent s'é tendre jusqu'au fond des canaux ou seule ment sur une certaine partie de la profondeur de la paroi de séparation. De cette manière, le métal circulant le long d'un canal peut, en un ou plusieurs points, glisser dans le canal suivant et<B>là</B> se mélanger au métal remplis sant ce canal.
Il est évident que l'interrup tion de la paroi par d'étroites fentes doit af fecter une partie comparativement petite des parois des canaux, de façon à ne pas inter rompre le cours général de l'action d'expul sion.
Légèrement en retrait de l'orifice @d'ex- trusion du mécanisme d'entraînement, il est avantageux d'établir un accroissement local plus étendu -de l'espace en taillant une Tai- nure transversale d'une certaine largeur dans chacun des filets 16.
Cette rainure a de pré férence une section réduite au fond, ayant une profondeur maximum à, ou près de son bord avant 27 et une profondeur nulle à son bord arrière 28, comme représenté aux fig. 3 et 4. De la fig. 3, il résulte que la largeur de chacune des rainures est approximative ment égale à la moitié de la longueur d'un tour complet @du filet dans lequel elle est taillée.
Il est avantageux que les rainures ne s'étendent pas jusqu'au fond des canaux, de sorte qu'une quantité considérable de métal est entraînée -en avant dans son canal primi tif (cette quantité dépendant de la hauteur de la paroi subsistant entre ce canal et le ca nal suivant), tandis que l'accroissement local de l'espace permet qu'une quantité impor tante de métal soit transférée à cet endroit au canal suivant, où elle se mélange avec le mé tal passant par ce canal.
En même temps, toute inégalité dans la pression du métal dans ces canaux adjacents est compensée. Ce décou page plus étendu des parois entre les canaux produit ce qu'on peut nommer une anti chambre de formation dans laquelle les dif férents courants de métal viennent se mé langer avant de quitter le mécanisme @d'en- traînement pour entrer dans la chambre d'ex trusion.
On a trouvé que de telles rainures dans les parois des canaux, en particulier la large rainure située près de l'orifice avant du mécanisme d'entraînement, produisent l'a vantage considérable d'effectuer une eampen- sation de pression dans les différents ca- naux. Cette égalisation de la pression assure la constance du fonctionnement @de la ma chine et accroît sa continuité
d'action. L'ex pression constance du fonctionnement signi fie la capacité de la machine de pouvoir pro duire pendant uni laps de temps considérable un tube dont l'épaisseur de parois reste uniforme. L'expression continuité d'action signifie la période pendant laquelle la machine conti nuera à expulser à une vitesse donnée.
Dans des machines construites jusqu'à maintenant, la diminution dans la production de la ma chine en marche depuis un certain temps a lieu pour des raisons qui ne sont pas encore complètement élucidées.
A l'orifice d'extrusion du mécanisme d'entraînement, des moyens de support sont généralement requis pour l'organe intérieur. Ceux-ci sont disposés à intervalles autour de la périphérie de l'organe intérieur et s'éten dent entre cet organe et la paroi de la cham bre d'extrusion. Dans la machine représentée à la fig. 1, ils sont solidaires de l'organe in térieur 10 et en saillie sur celui-ci,
comme montré en 12 (fig. 1) et ils sont constitués par les parties extrêmes des filets 16 ou d'au- tres parois entre les canaux dans l'organe intérieur 10, le pas du filet 16 étant aug menté dans la région de l'extrémité avant de l'organe 10, afin de permettre d'augmenter l'épaisseur des parois sans réduire la section transversale des canaux,
comme représenté aux f ig. 3 et 4.
Les parois latérales dirigées approxima tivement radiadement des parties extrêmes des filets formant les supports 12 ont des surfaces ondulées,
les ondulations s'étendant vers la face avant 21 du support et s'incli nant dans la direction générale du courant de métal. Celles-ci peuvent être établies en forme de rainures 22 dans les parois, comme repré senté aux fig. 1, 4, 5 et 6 ou en prévoyant des nervures sur les parois.
Ces surfaces ondulées transmettent au métal qui entre en contact avec elles, une composante de mouvement transversal à la direction générale du courant. Les nervures ou les rainures d'un côté de la paroi se trouvent inclinées par rapport à celles de l'autre côté,
comme le montre la fig. 1, de telle façon que, lorsque les deux courants passant près d'un support se ren contrent en entrant dans la chambre d'ex trusion, leurs surfaces adjacentes ne se dépla ceront pas exactement en parallélisme,
de fa- çon qu'il se produira une espèce de diffusion de courants de métal qui se rencontrent,
ce qui contribuera à la suppression de toute ten- dance de ségrégation qui pourrait autrement se produire à l'extrémité avant du méca- nisme d'entraînement.
Dans les cas où les supports font saillie vers l'intérieur de le, pa roi de la chambre comme représenté en 20 aux fig. 5, 6 et 7, une configuration similaire peut être appliquée aux parois latérales de celle-ci.
La forme du courant peut être encore mo difiée lorsqu'il quitte le canal dans l'organe d'entraînement, en formant un évidement lo- cal courant le long de la base du canal dans l'organe 10.
Bien qu'on ait décrit une machine avec un mécanisme d'entraînement présentant plusieurs modifications en plus de la modifi cation qui consiste à donner aux rainures des filets ou à d'autres canaux de l'un des organes un accroissement progressif en profondeur vers l'extrémité d'extrusion,
cette dernière modification peut être appliquée en elle seule ou en combinaison avec chacune ou plusieurs des autres modifications.