Procédé pour l'obtention, à partir de corps monocristallins, d'objets présentant une partie au moins dont la surface est lisse et exempte de rayures, dispositif pour l'application de ce procédé et objet obtenu selon ce procédé. L'invention comprend un procédé pour l'obtention, à partir de corps monoeris.tallins, d'objet; présentant une partie au moins dont la surface est lisse et exempte :de rayures, iin dispositif pour l'application de ce pro cédé et un objet -obtenu selon ce procédé.
Son biit est de permettre l'obtention, à partir de corps monocristallins, d'objets pré sentant au moins une partie dont la, surface offre une meilleure résistance à l'usure et une moindre résistance au frottement contre des fils oit des pivots, par exemple, que les ob jets de ce genre actuellement connus.
Des objets constitués par une matière cristalline extrêmement dure, par exemple des cristaux simples de corindon (rubis et sa- pbirs naturels ou synthétiques), et de spi- nelle (par exemple de la. spinelle magnési- fère et aluminifère) ont toujours dû jusqu'ici être formés mécaniquement en taillant, meu lant et polissant des corps initiaux avec des matières abrasives, telles que de la poudre de diamant.
De telles opérations mécaniques sont lentes, coûteuses et pénibles. Le nouveau procédé selon l'invention élimine entièrement ces opérations mécaniques, dans la formation de beaucoup d'articles manufacturés et rend la formation mécanique nécessaire seulement pour les retouches de finissage sur d'autres articles, tels que certains paliers en pierres précieuses, qui exigent un finissage de plus grande précision que celle qui peut, être ob tenue avec le nouveau procédé.
Selon la présente invention, pour obtenir à partir d'un corps: monocristallin, de corin don ou de spinelle, par exemple, des objets présentant au moins une partie (trou, rai nure, etc.) dont la surface est lisse et exempte de rayures, on fait fondre et on déplace une partie :de ce corps en dirigeant sur lui un jet de gaz ayant une intensité de chauffage suffisante pour faire fondre et une force vive suffisante pour déplacer ladite partie.
Le dispositif pour l'application de ce pro cédé comprend un support pour le corps, des moyens pour faire tourner ledit support et un organe pourvu d'un passage pour le jet de gaz.
L'objet que comprend l'invention est ca ractérisé en ce qu'il est obtenu par le pro cédé selon l'invention.
Ledit dispositif peut être pourvu d'un brûleur muni d'un second passage pour diri ger un jet composé contre le corps.
Au lieu de former lentement et d'une manière coûteuse par -des procédés mécani ques un objet à partir :d'un corps monocristal- lin tel qu'un corindon monocristallin (fon- c't:nt à environ 2050 C) ou :d:e la spinelle (fondant entre 1900 et 2150 C, suivant sa composition), on le fabrique rapidement et économiquement par le procédé selon l'inven tion en appliquant sur une zone d'action choi sie un jet de gaz, qui est suffisamment chaud pour faire fondre une partie du corps et pos sède une force vive suffisante pour déplacer la matière fondue.
Suivant la force vive,du jet et l'objet de vant être réalisé, la matière fondue est soit complètement enlevée, soit seulement éloi gnée -de la zone d'action du jet.
Dans une forme d'exécution préférée de ce procédé, une partie au moins du corps est tout d'abord chauffée préalablement à une haute température, inférieure cependant à son point de fusion, et après cela le jet de gaz chaud est :dirigé sur le corps pour faire fondre et -en même temps déplacer la ma tière se trouvant dans la zone localisée, préa lablement chauffée. Un réglage souple de la température, de la force vive et de la pres sion du jet est possible dans cette forme d'exécution du procédé.
Le procédé selon l'invention est admira- blement adapté à la formation de trous dans des corps de corindon ou de spinelle, pair exem- ple: en vue de fabriquer des paliers., des fi lières et d'autres articles semblables enpierres précieuses;
il est aussi avantageux pour enle ver de la matière superEciel'le, afin de former un objet en modifiant les contours d'un corps manocristallin, par exemple en faisant fon dre et en déplaçant ,des parties de la surface, en -dirigeant à peu près tangentiellement ou obliquement contre une face -du corps un jet de gaz assez chaud pour faire fondre la ma tière.
Les surfaces d'objets en corindon et en spinelle, qui ont été obtenus par le procédé décrit plus haut, sont lisses, lustrées, exemp- tes de rayures et de parcelles abrasives en- castrées, telles que du diamant.
Au contraire, les objets palis, meulés et taillés à l'aide de produits abrasifs portent toujours de petites rayures, nettement visibles au microscope, et sont aussi aptes à retenir, encastrées sur leurs faces, des parcelles de produits abrasifs, tels que de la poussière de diamant.
Il est. évi dent que des surfaces exemptes de rayures t et de parcelles abrasives réduisent notable ment le frottement et l'usure entre des ob jets tels que des paliers ou des filières en pierres précieuses et des objets en contact avec eux.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution schématiques du procédé selon l'invention, des formes d'exécution de l'objet obtenu et une forme d'exécution du dispositif pour la réalisation dudit procédé.
La fig. 1 est une vue latérale, partie -en coupe, représentant ladite forme d'exécution du dispositif.
La fig. 2 est une vue latérale, à une échelle agrandie, partie en coupe et certaines parties étant arrachées, d'une partie du dis positif représenté à la fig. 1.
Les fig. 3, 4 et 5 sont des coupes verti cales, très agrandies, de deux types d'objets obtenus par le procédé selon l'invention.
La fig. 6 est une vue schématique, partie en élévation latérale et partie en coupe, mon trant un arrangement utilisé dans une forme d'exécution du procédé selon l'invention.
Les fig. 7, 8 et 9 sont des coupes vertica les trrès agrandies -représentant différentes manières d'obtenir divers types de paliers en pierres précieuses, à partir de tiges minces en matières monocristallines, telles que le corindon -et la spinelle.
La fig. 10 est une vue latérale, à une échelle agrandie, d'un objet cylindrique ob tenu par le procédé selon l'invention.
La fig. 11 est une vue schématique, par tie en coupe transversale, représentant un arrangement utilisé pour former un objet tel -que celui qui est représenté par la fig. 10, et la fig. 12 est une vue perspective sché matique représentant la formation d'une rai nure peu profonde dans un corps ayant une surface plane.
En référence à la fig. 1, qui représente un dispositif servant à former un trou dans un petit corps 15, en une matière telle que le corindon ou la spinelle monocristallins, qui peut avoir un diamètre de l'ordre de 1;
raitdeur de 3,2 mm environ, un support 13 en matière réfractaire est disposé verticale ment au-dessus d'un support rotatif, tel qu'une table 11, et porte le corps 15 d'une manière appropriée, par exemple par un ,ajustement à frottement dans un évidement <B>16</B> de la partie supérieure du support (voir fig. 2). Un bec de brûleur 17 fixé à l'extré- rnitc> inférieure d'un corps d'injecteur 19 est disposé en alignement vertical avec le sup port 13 pour diriger contre le corps 15 une flamme chauffante F et un jet S servant à former un trou dans le corps 15.
Le bec 17 cs@protégé contre un excès de chauffage par (le l'eau, de l'air ou un autre réfrigérant ap proprié passant dans une hélice extérieure de refroidissement 21 entourant le bec.
Le corps d'injecteur 19 peut être du type employé habituellement pour amener simul tanément un mélange de gaz combustible et un courant d'oxygène à un bec tel que celui dont on se sert pour une flamme servant à couper de l'acier. L'oxygène et le gaz com- btistible, qui sont amenés respectivement au corps 19 par des tuyaux 23 et 25, commandés par des robinets 27 et 29, se mélangent l'un à l'autre à l'intérieur du corps pour former un mélange de gaz combustible, qui est amené au bec 1.7.
De .l'oxygène, de l'air com primé ou un autre gaz approprié sous pres sion, servant à déplacer de la matière fon due, est fourni au corps d'injecteur<B>19</B> par un troisième tuyau 31, commandé par un robinet 33 servant à régler la pression et la force vive. du gaz.
On effectue un mouvement relatif de translation du support 13 et du bec 17, qui s'approchent et s'écartent l'un de l'autre, en faisant tourner un pignon denté 35 coopérant avec une crémaillère 37 montée sur un côté dit corps d'injecteur 19. Avec cette construc tion, la position du bec 17, par rapport au stiphort 13, peut être ajustée avant le com mencement de l'opération de mise en forme et, si on le désire, le bec peut être approché ou :écarté du support pendant cette opéra tion.
Afin de garantir que le trou fait dans le corps 15 sera symétrique, on peut faire tourner la table 11 autour d'un axe vertical pendant l'opération d'une manière appropriée quelconque, par exemple à l'aide d'un mo teur électrique 38 actionnant un axe 40 tour nant dans un palier 42 et dont l'extrémité supérieure est vissée dans la table 11. Une telle rotation de la table est essentielle, quand le bec du brûleur :est dirigé à angle aigu vers la surface du eorps 15, par exemple pour faire des paliers en<B>V</B> ayant de larges cavités.
Le bec 17 représenté à la fig. 2 comprend un organe tubulaire. extérieur 39 enfermant un organe tubulaire intérieur 41, qui porte plusieurs ailettes 43, distantes les unes des autres et servant à maintenir à. la distance voulue l'un de l'autre l'organe intérieur et l'organe extérieur. Le mélange de: gaz com bustible servant à chauffer le corps 15 s'écoule par le passage annulaire 45 entre l'organe intérieur et l'organe extérieur et sort à la pointe du bec 17 en un courant annu laire qui, pendant la combustion, brûle en une flamme annulaire F.
Un passage cen- tral 47 dans l'organe intérieur conduit de l'oxygène, de l'air ou un autre gaz sous pres sion pour faire fondre et déplacer de la ma tière et le fait passer dans un petit passage cylindrique 48, ménagé dans un bouchon 49 s'ajustant exactement dans l'extrémité de l'organe .intérieur 41; et le gaz s'écoule par le passage 48 vers le corps 15, sous la forme d'un jet S, fin et s'écoulant rapidement. Un bec de type divergent dans lequel le passage 48 s'élargit progressivement vers sa sortie donne aussi de bons résultats, quand de grandes vitesses de jet sont désirées.
Il est évident que: la flamme à peu près annulaire peut avoir la forme d'un anneau continu ou bien hêtre constituée par plusieurs petites flammes disposées sur un cercle. De plus, le gaz combustible entrant dans lie mé lange de gaz combustible :et d'oxygène peut être, par :exemple, du gaz da ville, de l'acé- tylène, de l'hydrogène; etc.; et l'oxygène peut (être fourni par de l'air ou de l'air en richi d'oxygène, ou bien être de l'oxygène à peu près pur.
Un gaz combustible peut être utilisé pour le jet, quand le mélange de la flamme de chauffage préalable contient un excès d'oxy gène pouvant se combiner avec ce gaz et 1e brûle dans la partie pérïlphérique du jet.
Un gaz inerte, tel que l'azote, l'acide carbonique ou l'un des gaz rares, peut aussi être em ployé pour le jet, quand une quantité de cha leur suffisante est transportée par la flamme de chauffage préalable pour rendre le jet assez chaud pour fondre la matière. Dans une au tre forme du procédé, on accomplit l'opéra- Lion entière e .n appliquant contre le corps cristallin une flamme fine, très chaude,
ayant une intensité de chauffage suffisante et une force vive assez élevée pour chauffer une zone du corps jusqu'à son point de fu sion et déplacer la matière fondue. Dans cette forme d'exécution, le réglage est un peu plus difficile, parce que le jet de flamme tend à devenir instable, quand il a une force vive suffisante.
Avec le dispositif représenté par les fig. 1 et 2, on peut former un trou 51 dans un corps 15 de corindon ou de spinelle en appliquant tout d'abord à un tel corps une flamme annulaire F d'un gaz contenant un excès de gaz combustible pour chauffer préalablement au moins une partie du corps à une haute température inférieure à son point de fusion.
Alors on ouvre le robinet 33 et l'écoulement du jet constitué par un gaz entretenant la combustion commence au travers du passage 48. Après sa sortie du passage rétréci 48, le jet S est chauffé di rectement par un transport de chaleur depuis la flamme F et de plus par la combustion du gaz combustible en excès dans celle-ci, jusqu',à ce qu'il soit assez chaud pour faire fondre la matière constituant le corps 15.
Pendant qu'il est dirigé sous un grand angle (à Peu près normalement) contre la zone lo calisée de chauffage préalable du corps 15, le jet<B>8</B> chauffe le centre de la zone de chauffage préalable jusqu'à son point de fu sion, en même temps qu'il déplace la ma tière fondue de la zone d'action du jet pour laisser une cavité, de telle manière que la.
matière déplacée recristallise autour du bord de la cavité en une lèvre annulaire ou "cou- ronne" 53 légèrement surélevée, qui ensuite est enlevée par meulage pour former un ob jet tel qu'un palier en pierre précieuse re présenté par la fig. 3. Quand on a produit une cavité ayant la forme désirée, on arrête l'arrivée de gaz au passage 47 en fermant le robinet 33.
La forme et la profondeur de la cavité 51 sont déterminées par la dimension du jet de gaz 8 et par la pression qu'il a en tête. On peut former un évidement du type en V, par -exemple, quand l'orifice -du jet 48 a un diamètre<B>-de</B> 0,12 mm environ et que la pres sion en tête est de 2,8 à 7 kg par cm'. Des trous peu profonds, tels qu'il en faut pour des paliers en pierres précieuses en forme de coupe, .demandent de grands orifices de jets et de faibles pressions en tête.
Pour produire un trou de forme appropriée, il est quelque fois désirable de faire varier les caractéris tiques de l'écoulement du jet central 8, en modifiant l'ajustement du robinet 33 pendant l'opération pour augmenter ou diminuer la force vive. De même, la température du jet et l'intensité de chauffage de la flamme F peuvent être modifiées en changeant l'ajus tement des robinets 27 et 29 pour faire va rier la proportion des gaz dans le mélange de gaz .combustible ou pour faire varier la force vive de sortie du mélange.
Les objets en corindon ou en spinelle 53 et 57, qui sont représentés par le fig. 4 et 5, ont été percés de part en part pour former des trous qui les traversent et qui sont dési gnés respectivement par 54 et 58. Dans l'ob jet 53 de la fig. 4, le trou 54 est formé en appliquant le jet S depuis un côté du corps seulement. La fig. 5 représente un passage -58 qui traverse complètement le corps et qui s'évase progressivement de chaque côté d'une gorge 59.
Un tel passage 58 peut être fait en appliquant le jet S sur nu côté du corps, pour former un passage ou une cavité, qui s'évase du fond vers le sommet, comme on le voit à la fig. 4, et ensuite en appliquant un jet semblable sur le côté opposé pour compléter le contour désiré. Un résultat sem- blable peut être atteint en formant deux coupes évasées qui se prolongent pour for mer une gorge.
Les objets des fig. 4 et 5 sont utilisables comme paliers annulaires et filières en pierres précieuses, et le dernier est aussi utilisable comme jauge de Venturi pour mesurer les débits de gaz. On fabrique des objets des types représentés par les fig. 3, 4 et 5 par le procédé selon l'invention plus rapidement et à. moins de frais que par d(##_: opérations mécaniques de taille, de meu lage et de polissage.
De plus, les surfaces produites sur de tels objets par le nouveau procédé sont exemptes de parcelles encastrées de matière abrasive et sont lisses, lustrées et exe niptes de rayures. Ils sont, par consé quent, spécialement avantageux pour des. pa liers et des dispositifs semblables coopérant avec. des corps mobiles, parce que de telles surfaces lisses diminuent le frottement et l'usure. De plus, une telle surface sur une filière réduit la tendance des filaments de matière abrasive à couper prématurément la filière. aussi bien que la tendance de la filière à rompre les fils.
D'habitude, les objets décrits peuvent être utilisés dans l'état où la flamme les a formés. Cependant, si des paliers en pierres précieuses doivent être soumis à un finissage de plus grande précision que cela n'est possible avec un procédé de formation par une flamme, des éhauclies peuvent être préparées à l'aide d'une flamme, après quoi les faces intérieures et extérieures des ébauches peuvent. être mises aux dimensions exactes par une opération supplémentaire de meulage et de polissage.
(.\ne application subséquente, momentanée, du jet chaud S dans la cavité lustre la surface meulée et polie en la faisant recristalliser en une :surface lisse, élimine les rayures et coijsume toutes les parcelles -encastrées de diamant. De cette manière, l'importance de la formation mécanique est réduite à un minimum.
Pour certaines exécutions. du procédé, le passage central 47 est alimenté avec un mé lange de gaz combustible, qui brûle pour former une flamme fine, ayant une grande vitesse en dehors du bec 17. Il n'y a alors pas besoin de fournir du gaz au passage 45.
Quand un corps 63 doit être pourvu d'une cavité 65 de forme généralement conique, qui enferme un grand angle, comme .on le voit à la fig. 6, on place le bec 17, par rapport au corps, de façon que le jet chaud soit dirigé contre sa face supérieure en faisant un angle aigu aussi bien avec la face supérieure qu'avec l'axe de la, cavité désirée, tandis qu'on fait tourner le corps autour de l'axe.
On peut former rapidement,, économique ment et exactement par le procédé thermique des paliers et d'autres objets semblables en pierres précieuses à partir .de tiges minces d'une matière telle que le corindon ou la spi- nelle, d'une grosseur appropriée telle que par exemple, 3,2 mm environ, en appliquant le jet S sur la. face extrême d'une' telle tige pour former une cavité de la manière décrite en référence:
aux fig. 1 et 2 et en découpant en suite, du corps principal -de la tige, la partie qui contient la, cavité. La fig. 7 représente une tige 67 ayant une cavité 69 peu profonde en forme de coupe, qui a été formée par le pro cédé thermique à l'extrémité de la tige à l'aide du jet S.
On fait un palier en pierre précieuse en forme de coupe à partir de cette tige en sciant ou en coupant d'une autre ma nière une partie 71, portant la coupe, pour la séparer du corps principal de la tige le long d'une ligne a-a, passant à une certaine distance du fond de la cavité, du côté de celle-ci qui est à l'opposé de l'extrémité. Après cela, on forme une autre cavité par le procédé thermique dans la nouvelle extrémité de la tige 67, qu'on découpe aussi. Ces opé rations peuvent se répéter jusqu'à ce que la tige entière soit transformée en paliers en pierre précieuse.
La fig. 3 représente une tige 73 sur l'ex- , trémité de laquelle a été formée par le pro- cédé thermIquë tüie ea;vité fis du typé en V, et à l'aide de laquelle on fabrique un palier en V en la coupant le long d'une ligne b-b.
La fig. 9 montre comment on fabrique un palier annulaire à partir d'une tige 77. On forme tout d'abord par le procédé ther mique une :cavité profonde 79 du type en V sur l'extrémité de la tige et ensuite on coupe le long d'une ligne c-c passant entre l'ex trémité de la tige et le fond de la cavité.
La fig. 10 représente un objet cylindri que 81 portant une rainure annulaire 83 ayant une surface. lustrée et exempte de rayures, obtenu par le procédé selon l'inven tion. On forme une telle rainure de la ma nière représentée à la fig. 11, c'est-à-dire en disposant le bec 17 pour envoyer simultané ment la flamme de chauffage et le jet à peu près tangentiellement contre le sommet -du corps cylindrique 81, tandis que le corps tourne sur son axe longitudinal vers le bec, comme dans un tour ordinaire.
Une petite barbe au lèvre représentée en 84 se forme habituellement de chaque côté de la rainure i 83 et doit être enlevée ensuite par meulage.
Au lieu de former une simple rainure, on peut ménager sur la circonférence entière des filets, des épaulements, etc., en. effectuant un mouvement relatif de translation entre i le bec 17 et le corps 81 dans la direcüion de l'axe longitudinal de ce dernier, pour enlever de la matière superficielle sur la longueur du corps.
Par exemple, on monte un corps cy lindrique 81 sur un tour et, tandis- que ce s dernier tourne, on fait mouvoir le bec 17 dans le sens de la longueur du corps à l'aide d'une vis de guidage ou d'un dispositif ana logue, tel que ceux qu'on emploie ordinaire ment sur un tour avec des outils. servant à o tailler transversalement.
Des entailles et d'autres modifications de la forme peuvent aussi être réalisées avec un arrangement sem blable du dispositif en faisant varier les con ditions de l'opération, par exemple en main s tenant stationnaire le corps 81, en ne le fai sant tourner due sur une partie du tour ou en faisant varier l'angle sous lequel on dirige le jet S sur le corps.
En observant les principes généraux mdi- qués, il est possible également d'obtenir un objet présentant une .surface de révolution quelconque, par exemple un cylindre circu laire, un cylindre elliptique, un cône, un pa- raboloïde, un ellipsoïde ou une sphère, en faisant tourner un corps brut constitué par une matière cristalline, telle que du corindon ou de la spinelle, autour d'un ou plusieurs centres,
tandis qu'on déplace le jet de gaz chaud sur la surface.
On peut aussi former un objet 87, à par tir d'un. corps -constitué par une matière cris talline, telle que du corindon ou de la spi nelle, présentant une rainure ou un sillon 85 ayant une surface lustrée et exempte de rayures, en dirigeant le jet chaud S sortant du bec 17 obliquement contre la surface du corps et le long de cette dernière, comme on le voit à la fig. 12, pour faire fondre la ma tière et lui faire quitter le chemin du jet.
Un allongement de la rainure 85 peut être réalisé en effectuant un mouvement relatif du bec 17 et du corps 87 le long de la rai nure, d'une manière telle que le bec 17 se déplace à peu près parallèlement à la sur face du .corps. De petites lèvres ou barbes 89, qui sont formées par le déplacement de la matière de chaque côté de la rainure 85, peu vent ensuite être enlevées par meulage. Pour obtenir les meilleurs résultats, il est désira ble, bien que ce ne soit pas essentiel, que le jet S soit dirigé contra la surface du corps 87 sous un angle ne dépassant pas 45 .
La présente invention ne permet pas seu lement d'améliorer la fabrication de palier: en pierres précieuses et d'objets analogues, qui ont toujours été faits avec des matières dures, résistant à l'abrasion, telles que le co rindon et la spinelle, mais elle permet aussi d'étendre notablement le domaine des usage: pratiques qu'on peut donner à des objets ob tenus à partir de corps monocristallins, er augmentant la vitesse et en diminuant le coût de leur fabrication.
Des formes d'exécution du procédé, dr dispositif et du produit selon l'invention oni été décrites en détail dans ce qui précède mais seulement, à titre d'exemples, c'est pourquoi<B>il</B> est bien entendu que le domaine do l'invention n'est pas limité par ces for mes d'exécution.