Procédé de fabrication de petits corps arrondis à partir d'une tige cristalline mince, brûleur pour la mise en #uvre de ce procédé, et corps cristallin arrondi fabriqué selon ce procédé. L'invention comprend un procédé de fabrication (le petits corps arrondis à partir d'une tige cristalline mince, un brûleur pour la mise en #uvre de ce procédé et un corps cristallin arrondi, fabriqué selon ce procédé. Elle se rapporte notamment. à la formation de petites gemmes, telles que des cabochons, des pendants et des larmes de corindon ou de spinelle.
On sait, depui, longtemps, former des cristaux de spinelle ou de corindon, par exem ple de rubis ou de saphir, en les taillant, les meulant et les polissant mécaniquement avec des abrasifs tels que la poudre de diamant. Ces opérations mécaniques sont coûteuses et lentes; elles demandent. beaucoup de travail et laissent de petites égratignures à la sur face des cristaux.
Le premier objet de la présente invention est un procédé pour fabriquer de petits corps arrondis de corindon ou (le spinelle, tels que (les cabochons, des pendants et des larmes, et qui permette de supprimer les inconvénients (les opérations mécaniques d'abrasion.
L'invention a également pour objets un brûleur pour la mise en couvre du procédé et les produits obtenus.
Le procédé selon. l'invention, pour la fabri cation de petits corps arrondis à partir d'une tige cristalline mince de corindon ou de spi- iielle, est caractérisé en ce qu'on fait tourner ladite tige autour de son axe longitudinal, en même temps qu'on soumet une extrémité libre de cette tige à un chauffage intense jus qu'à ce qu'une boule se soit formée sur ladite extrémité, et en ce qu'on sépare ladite boule (le ladite tige. Cette séparation peut se faire par voie thermique ou mécanique.
On peut ensuite, si on le désire, saumettre ladite boule séparée à une opération de finissage, par cxemple. la tailler ou la meuler.
Le brûleur pour la mise en #uvre du pro cédé indiqué plus haut est caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs orifices de sortie du combustible et du comburant disposés en au moins une rangée, les orifices qui se trouvent vers les extrémités de la rangée étant de plus -rand diamètre que les orifices qui se trou vent dans la. partie médiane de la rangée.
Le dessin annexé représente, à. titre d'exemples, deux formes d'exécution d'un brûleur selon l'invention et une forme d'exé cution d'un autre brûleur pour la mise en muv re du procédé selon l'invention, et des gemmes obtenues par ce procédé.
La. fig. 1 est une voie latérale schématique d'un premier dispositif comprenant un brû leur conforme à l'invention.
La. fi-. 2 est une vue en plan, à plus grande échelle, de la. tête du brûleur repré senté à la fig. 1. La fig. 3 en est une coupe verticale par la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en plan d'une autre forme d'exécution de la tête d'un brûleur con forme à l'invention.
Les fig. 5 à 11 représentent, à une échelle agrandie, les formes successives que prend une tige cristalline dans la fabrication d'un petit corps arrondi au moyen du dispositif représenté sur la fig. 1.
La fig. 12 est une vue latérale schémati que d'un second dispositif comprenant un brû leur non conforme à l'invention et prévu pour donner une forme arrondie à l'extrémité libre d'une tige cristalline de corindon ou de spi- nelle.
Les fig. 13 à 16 représentent, à. une échelle agrandie, les formes successives que prend une tige de corindon ou de spinelle pour la fabri cation d'une larme aiz moyen du dispositif représenté sur la fig. 12.
Les fin-. 17 et 18 sont respectivement une vue latérale et une suie de face d'une gemme en forure de cabochon, fabriquée à partir de la larme de la fig. 16, et les fig. 19 et 20 sont respectivement une vue latérale et une vue de face d'une gemme en forme de pendant, fabriquée à partir de la larme de la fig. 16.
Les procédés décrits comprennent la for mation d'une boule à l'extrémité d'une tige monocristalline mince de corindon ou de spi nelle" en appliquant dans ce but à l'extré mité de cette tige un chauffage intense, par exemple au moyen d'une. flamme de gaz na turel et d'oxygène o11 d'une flamme oxy- hydrique, permettant de chauffer la. matière, au moins superficiellement, jusqu'à son point de fusion, c'est-à-dire pour le saphir (alu mine) jusqu'aux environs de 2050 C et pour la spinelle (magnésie-alumine) jusqu'aux en virons de 2135 C. La tension superficielle in cite la matière fondue à prendre la forme générale d'une sphère.
La boule est alors sé parée du corps principal de la tige, près de la base de la boule, et les opérations de mise en forme et de séparation sont répétées sur la nouvelle extrémité libre de la tige. Il est avantageux d'effectuer l'opération de sépara tion au moins partiellement en appliquant à une zone choisie de la tige un chauffage #uf- fisamment intense pour fondre le corindon ou la spinelle, la matière fondue étant écartée de, cette zone par les effets combinés (le la ten sion superficielle et de la. pression exercée par le courant de gaz chaud à grande vitesse.
Quand on emploie pour l'opération de sépa ration une flamme de gaz naturel et d'oxv- gène, les gaz de combustion de la. flamme agissent tant pour fondre que pour écarter la matière de la zone de séparation. Le petit.
corps arrondi qui en résulte a la forme d'une lacune; il est, dans une certaine mesure, ap- pointi à sa base et son traitement peut. >e poursuivre pour lui donner la forme d'uii cabochon ayant une base à peu près plate, par abrasion de la base appointie, ou la. forme d'un pendant, par abrasion de la matière de la larme dans une direction lonmitudinale.
Dans la mise en oeuvre préférée du pro cédé, illustrée par les fig. 1. à 11, une ti_,e cristalline 11, de corindon ou de spinelle, est. montée horizontalement à l'une de ses extré mités dans un mandrin 1.3 qui fait tourner un moteur électrique 15. Tandis qu'on fait tourner la tige 11 sur son axe longitudinal., on maintient un brûleur 1.7 à proximité de l'ex trémité libre de la tige, dans une position telle qu'une flamme mince et aplatie 1.9, allon gée le long de la tige, chauffe une zone lon gitudinale de la tige, pour fondre C.uperfi- ciellement cette dernière.
La flamme 19 a une forme telle que les parties, de la. tige se trou vant aux deux extrémités de la. zone de chauf fage sont chauffées plus rapidement et sur rune plus grande profondeur que la zone mé diane, ce qui a pour effet de former une boule à l'extrémité de la tige et un mince col con tigu reliant la boule au reste de la tige, le tout en une opération continue.
Les fig. 2 et 3 représentent un type de brûleur 17, conforme à. l'invention, qui eom- prend un corps 21, creux et pourvu d'un cou vercle perforé 23, vissé sur son extrémité su périeure. Un gaz combustible et un gaz com burant sont fournis ai? corps 21 par une en- trée 25 reliée à une source d'alimentation (non représentée), et sortent par plusieurs perforations ou trous dit couvercle 23 pour produire, quand le combustible est allumé, pl.usieur, jets de flamme, qui se mêlent pour former une flamme aplatie semblable à un ruban.
On obtient une distribution judicieuse de la chaleur dans la flamme 19 en ruban et dans la zone chauffée de la tige, en arran geant les trous de sortie dit gaz tout. près les uns des autre, en une double rangée 27, lon gue, étroite ex rectiligne, consistant en deux files parallèles de trous, et en donnant aux trous de la partie médiane 29 de la rangée une dimension relativement petite, pour qu'ils fournissent des jets de flamme de grandeur et d'intensité de chauffage relativement pe tites, et aux trous des deux parties extrêmes 31 et 33 de la rangée, des deux côtés de la partie médiane 29, aine dimension plus grande, pour qu'ils fournissent,
des jets de flamme de grandeur et d'intensité de chauf fage plus grandes. Il n'est évidemment pas nécessaire que dans chacune des parties de la rangée les trous aient exactement la même di mension, mais leur grandeur peut varier dans une certaine mesure pour influencer la forme de la boule et du col contigu, produits pen dant l'opération de mise en forme avec aine flamme. La forme de la boule et dit col peut aussi être influencée en faisant varier l'écar tement des différents trous.
Dans un autre type de tête de brûleur 35, conforme à l'invention, représenté par la fig. 4, les trous de sortie du gaz sont arran gés en aine seule file rectiligne 37, pour pro duire une flamme en ruban un peu plus apla tie.
Dans les deux brûleurs 17 et 35, les trous extrêmes 27a. et 37a., qui se placent le plias loin de l'extrémité de la tige 11, sont séparés des trous voisins par une distance plus grande que celle existant entre les autres trous, parce qu'on a reconnu que cet écartement plus grand contribue à donner à la boule la forme voulue et accélère la formation d'un col mince, La fig. 5 représente une tige de rubis 11, rectiligne et à peut près cylindrique, ayant par exemple -Lui diamètre d'environ 3,3 min et destinée à, être formée avec une flamme.
En premier lieu, une extrémité de la tige 11 est appointie, comme à la fig. 6, par exem ple en la meulant en un cône 38 (ou en un tronc de cône) auquel il est avantageux de donner un angle au #ommet d'environ 45 .
L'extrémité de la tige 7.1 peut être formée avec une flamme sans avoir été a.ppointie au préalable, mais on obtient une meilleure forme avec une tige appointie. La tige appointie 11 est, aloms montée comme à la fi-. 1 et. on place le brûleur 17 à environ vingt-neuf millimètres de la tige, avec la rangée 27 de trous paral lèle à cette tige.
Les fig. 7 à 10 représentent les formes obtenues à des intervalles de vingt secondes, la boule étant indiquée en 39 et le col contigu en 41, Quand la boule 39 a. pris la forme désirée, comme sur la fi-.<B>10,</B> on écarte alors lentement la flamme 19 de sa position de chauffage. On peut ensuite séparer la boule 39 du reste de la tige 11, au niveau du col 41, par exemple en coupant ou en. brisant mécaniquement le co' on en le séparant avec une flamme. Cer tains types de bijoux ornementaux deman dent, toutefois, que la tige 11 soit coupée en un point, situé du côté du col 41 opposé à. la. boule 39.
Quand on fait la séparation an niveau du col 41, on obtient un corps T ayant la. forme générale d'une poire ou d'une larme, du type représenté sur la fig. 11. La. tige 11 présente maintenant à son extrémité libre tin cône 43 formé à la flamme, lors de l'opération de mise en forme, et la larme suivante peut ainsi être formée sur la tige, sans qu'il soit nécessaire de meuler l'extrémité en cône. Les opérations de mise en forme et de séparation peuvent être répétées sur les extrémités successives de la tige pour fabriquer plusieurs larmes, sans enlever la tige du mandrin 13.
Dans une autre mise en rouvre du procédé, illustrée par les fig. 12 à 16, une tige cris talline 45 de rubis, de saphir ou de spinélle, dont l'extrémité peut être également appoin- tie, est montée dans 1m mandrin 47, que fait tourner un moteur électrique 49.
Tandis que la tige 45 tourne sur son axe longitudinal, un bec de brfdeur 51 (non conforme à l'in vention) est maintenu à proximité de l'extré- mi.té de la tige, dans une position telle qu'une flamme 53 chauffe l'extrémité de la tige, la flamme étant, de préférence, dirigée à peu près ndrmalement à cette dernière. Il est avantageux de se servir d'une flamme à plu sieurs jets, mais une flamme unique peut con venir également.
Comme on le voit sur la fig. 13, une boule 55, ayant la forme géné rale d'une sphère d'un diamètre considérable ment plus grand que celui de la tige elle- même, se forme par l'effet d'une tension su perficielle agissant sur la matière fondue par la flamme. Un opérateur peut déterminer la dimension de la boule en réglant l'intensité et la durée du chauffage.
Après la formation de la boule 55 et, tan dis que la tige tourne encore, on déplace lon gitudinalement la flamme 53 à haute tempé rature jusqu'à ce qu'elle atteigne une partie de la tige voisine, mais légèrement séparée, de la base 57 (fig. 14) de la boule. Pendant la, rotation de la tige, la flamme fait fondre des parties successives de sa surface et, sous l'influence de la tension superficielle et par l'effet de la pression exercée par les gaz chauds de la flamme, les parties fond-Lies sont déplacées sur la longueur de la tige, dans les deux sens, à partir de la zone d'action de la flamme, pour former um col ou un rétrécisse ment 59.
Comme on le voit à la fig. 15, la partie fondue qui s'est écartée de la boule 55 forme -une seconde boule plus petite 61 sur le corps principal de la tige, et la partie qui s'est approchée de la boule 55 s'incorpore à cette dernière pour liû donner la forme d'une poire ou d'une larme.
Le rétrécissement se poursuit ordinaire ment jusqu'à ce que la boule en forme de poire 55 ait été complètement séparée par la flamme du corps principal de la tige, comme on le voit à la fig. 16. Toutefois, la séparation peut aussi être effectuée en rétrécissant ther- iniquement la tige j,u,squ'à -Lui petit diamètre, comme le montre la fig. 15, puis en rompant ou en coupant le col. Dans ce cas, la tige (le la fig. 15 formée thermiquement peut être considérée comme une ébauche, sur laquelle des opérations de finissage peuvent être effec tuées.
La tige 45 peut être sectionnée aussi sur le côté du col 59 éloigné de la boule 55, pour que cette dernière soit utilisée sous cette forme dans la, bijouterie ornementale.
Après la séparation de la boule en forme de poire 55, la tige 45 se termine par la, boule 61, qui s'appointit vers l'extrémité de la. tige. La flamme est alors appliquée à la boule alors que la tige tourne, pour augmenter ça gros seur, et la boule plus grosse peut alors être séparée de la tige, comme cela a été décrit. plus haut. Les opérations de mise en forme et de séparation peuvent être répétées sur les parties extrêmes successives de la tige, aussi longtemps qu'il y a une réserve de matière suffisante pour le montage dans le man drin 47.
Le corps T' en forme de poire ou de larme, représenté sur la fig. 16, obtenu par le pro cédé décrit plus haut, est symétrique au tour de son axe longitudinal et il a tune sur face unie, limpide, exempte d'égratignures et lustrée., d'un très bel aspect. De tels corps peuvent être utilisés dans la bijouterie orne mentale et constituent des gemmes recher chées.
Quand on veut obtenir tin cabochon, le corps en forme de larme ou de poire T' de la fig. 16 ou T de la fig. 11 est traité par taille abrasive ou meulage de la base appoiii- tie, jusqu'à ce que la forme désirée soit ob tenue, par exemple en le meulant ju#qu'au plan déterminé par la ligne C-C et normal à l'axe longitudinal de la larme (fig. 16).
Les fig. 17 et 18 représentent un cabochon fabri qué selon ce procédé et ayant une surface convexe 62, unie, lustrée, exempte d'égrati- gnures, limpide et symétrique., et une base 63, obtenue par abrasion.
Quand on désire fabriquer -un pendant, on traite la larme <I>T'</I> ou<I>T</I> en la coupant dans le sens de sa longueur, puis en meulant la suidace plane coupée, jusqu'à ce qu'on ait obtenu la forme désirée, par exemple en la meulant jusqu'au plan déterminé par la ligne B-B parallèle à l'aie longitudinal de la larme (fig. 16<B>)</B>.
Les fig. la et 20 représentent un pendant fabriqué selon ce procédé et ayant une surface 64 unie, lustrée, exempte d'égratignures, limpide, et une surface laté rale plane 65, obtenue par abrasion.
De longues tiges minces inonocristallines de rubis synthétique sont fréquenmient trai tées par le procédé selon l'invention, à cause de leur belle couleur rouge. Avec de telles tige, le corps<I>T</I> ou<I>l''</I> peut être séparé de la tige soit par une voie entièrement thermique, soit par formation thermique d'un col très mince, qui peut être rompu ensuite avec faci lité. Ce point est spécialement important quand la tige de rubis a un diamètre supé rieur à environ 2,3 mm, parce que de telles tiges se brisent presque invariablement, quand on les scie mécaniquement.
Bien que les rubis synthétiques fabriqués en forme de tiges cons tituent la matière première la plus pratique et celle qu'on obtient le plus facilement, le procédé selon l'invention peut être appliqué à des tiges découpées dans des corps plus gros, tels que des boules ou des rubis naturels. De même, le procédé est applicable à des cris taux de corindon, tel que des tiges de saphir synthétique limpides et monocristallines, aussi bien qu'à des cristaux de spinelle, telle que la spinelle aliunino-magnésienne.