Installation comprenant une filière d'extrusion, notamment pour former, par refoulement, une tige consistant en un métal pulvérisé et comprimé. La présente invention a pour objet une installation comprenant une filière d'extru sion, notamment pour former, par refoule ment, une tige consistant en un métal pulvé risé et comprimé, ladite filière présentant un orifice continu en sens circonférentiel et par lequel le métal pulvérisé à. refouler est. débité, caractérisée en ce que cette filière comporte une partie expansible dans le sens radial qui a la même section transversale intérieure que ledit orifice, et en ce que des moyens de retenue sont.
prévus pour empêcher- l'expansion de cette partie jusqu'à ce que la pression axiale résultant. du métal pulvérisé débité par cet orifice atteigne une valeur prédéterminée, ces moyens entrant alors en fonction pour déga ger ladite filière et permettre l'expansion ra diale de ladite partie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instal lation objet de l'invention, cette installation constituant une partie d'un four de fusion à arc à vide.
La fi-. 1 est. une vue en coupe de l'en semble de cette forme d'exécution.
La fia. 2 est une coupe faite par 2-2 de la fia. 1.
La fia. 3 est une coupe faite par 3-3 de la fia. 1.
La fia. 4 est. une vue en élévation, par tiellement, en coupe, de la filière de l'installa tion de la fia. 1. Les fia. 5 et 6 sont des vues en bout res pectivement par-dessus et par-dessous de la filière de la fia. 4.
La fia. 7 est une vue en élévation du sup port stationnaire de la filière de la fia. 4. La. fia. 8 est une vue en bout, par-dessous, du support. de la fia. 7.
La fia. 9 est une vue en élévation des sa bots de support de la filière de la fig. 4.
La fia. 10 est une vue en bout, par-des sus, des sabots de la fia. 9.
La fia. 11 est une vue en élévation du pis ton plongeur de l'installation de la fia. 1. Les fia. 12 et 13 sont des vues en bout, par-dessus et par-dessous, respectivement, du piston de la fia. 11.
La fig. 14 est une coupe de détail à plus petite échelle, faite par 14--14 de la fia. 3. L'installation représentée constitue une partie d'un four de fusion à arc à vide, dans laquelle la tige métallique en métal pulvérisé et comprimé qui se forme d'une manière con tinue joue le rôle d'une électrode consumable de ce four, le moule ou la cuve collectrice du four recevant le métal en fusion constituant l'autre électrode.
Ladite installation comprend un carter 1 comportant une embase 2, percée d'une ouver ture centrale 3 par où passe l'extrémité supé rieure d'un moule en cuivre 4, à refroidisse ment par eau. Le moule 4 est muni d'une pièce 5 en forme d'U faisant corps avec lui et présentant la forme d'une auge dont. le bord supérieur porte contre une bague d'étan chéité 6 pour empêcher les rentrées d'air atmosphérique vers l'intérieur du carter 1. Le moule est fixé à l'embase 2 au moyen de plu sieurs dispositifs de serrage dont l'un est re présenté sur la fig. 1.
Chaque dit dispositif de serrage comprend un bras de serrage 7 arti culé sur un manchon isolant 8 qui entoure une vis 9 qui est vissée dans l'embase 2 et main tient le dispositif appliqué contre un bloc de matière isolante 10. L'extrémité intérieure du bras de serrage porte une vis 11 venant en contact avec la pièce 5 et appliquant celle-ci contre la bague d'étanchéité 6. En desserrant les vis 11 et en faisant tourner les bras de serrage autour de leur articulation, on peut démonter le moule 4 du carter 1.
Plusieurs oreilles 12 réparties suivant une circonférence sont, d'autre part, fixées à la face inférieure de l'embase 2 au moyen de vis 13 et portent contre la périphérie externe de la pièce 5, afin d'assurer la rotation du moule en alignement axial correct par rapport à l'électrode consumable décrite ci-dessous. Les oreilles 12 sont isolées de l'embase 2 au moyen d'une couche isolante 14 et de manchons iso lants 15 entourant les vis 13.
Le carter est fermé à sa partie supérieure au moyen d'une plaque 16 reposant sur une bague d'étanchéité 17 et percée d'une ouver ture centrale communiquant avec un carter ou chambre d'alimentation de métal en pou dre 18 fixé à la surface supérieure de la, pla que 16 par des vis 19. Une trémie 20 est fixée au carter 18, son orifice 21 débouchant au- dessus de plateau d'alimentation 22 d'un dis tributeur à vibrations classique désigné par la référence générale 23.
La poudre métallique qui avance de droite à gauche le long du plateau 22 du distribu teur à vibrations tombe dans un entonnoir 24 et, de là, dans l'extrémité supérieure d'une filière d'extrusion 25 dans laquelle elle se trouve comprimée par un piston plongeur 26 animé d'un mouvement de va-et-vient; ce pis ton fait également avancer la poudre compri mée de haut en bas à travers la filière. Comme le montrent plus clairement les fig. 4, 5 et 6, la forme générale de la filière 25 est celle d'un cylindre, mais elle comporte une bride 26' à son extrémité inférieure et une tête 27 à son extrémité supérieure, cette tête présen tant une gorge circonférentielle 28. La filière 25 est percée d'un alésage cylindrique axial 29.
Pour des raisons qui apparaîtront par la suite, il est indispensable que l'alésage 29 de la filière présente le même diamètre d'un bout à l'autre, les tolérances maxima pour le dia mètre étant inférieures à 0,025 mm, et de pré férence de l'ordre de 0,0025 mm. Les parois de l'alésage sont, de préférence, revêtues d'un placage en chrome dur, puis rectifiées aux di mensions finales.
La tête 27 de la filière 25 est constituée par un cylindre de circonférence continue, tandis que sur le reste de sa longueur, la fi lière est percée de deux ou plusieurs fentes longitudinales 30 décalées circonférentiellement entre elles (le dessin représentant quatre de ces fentes). Chacune des fentes 30, comme le montrent les fig. 4 et 5, comprend une partie intérieure 31 qui est étroite et dont les côtés sont parallèles, ainsi qu'une partie extérieure 32 dont la section est évasée vers l'extérieur.
Comme on le voit clairement à la partie inférieure de la fig. 4, les fentes 30 s'arrêtent dans l'alésage 29 au point 33, de sorte que la partie supérieure ou tête de la filière n'est pas fendue; c'est dans cette partie supérieure que se produit le tassement du métal pulvérisé ainsi qu'on le verra.
Les fentes 30 permettent une certaine di latation radiale de la partie inférieure de la filière; à cet effet, la gorge 28, située près de l'extrémité supérieure des fentes, facilite la flexion des segments de la filière en réduisant l'épaisseur du métal vers l'extrémité supé rieure des fentes.
Comme le montre la vue d'ensemble de la fig. 1, la dilatation de la filière 25 est empê chée au moyen de quatre sabots 34, répartis circonférentiellement et dont la forme et la disposition apparaissent sur les fig. 9 et 10. Chacun de ces sabots présente une surface intérieure cylindrique s'adaptant sur la sur- face cylindrique extérieure de l'un des seg ments de la filière 25 entre la bride 26' et la tête 27. Les surfaces externes des quatre sa bots 34 constituent ensemble une surface d'ap pui extérieure conique s'adaptant. dans une surface d'appui conique intérieure ménagée dans un support. stationnaire 35.
Les sabots 34 portent, par leur extrémité inférieure, contre une plaque 36 sollicitée vers le haut au moyen de huit vis 37 réparties suivant un cercle et associées à des ressorts hélicoïdaux 38. Les vis 37 traversent librement une plaque annulaire fixe 39 et elles sont vissées par leur extrémité supérieure dans une plaque annu laire 40 pouvant librement coulisser dans le sens axial par rapport au support 35. Les ressorts hélicoïdaux 38 entourent les vis 37 entre les plaques 39 et 40 et rappellent ainsi la plaque 40, les vis 37, la plaque 36 et les sabots 34 vers le haut par rapport à la plaque fixe 39.
Le piston plongeur 26 peut. être animé d'un mouvement de va-et-vient au moyen de tout mécanisme approprié: dans la. forme d'exécution représentée, il est actionné par un bloc hydraulique 41 à cylindre et piston, porté à un niveau surélevé au-dessus de la plaque 16 par quatre vis ou tiges de grande longueur 42. Les vis 42 traversent des ouver tures convenables pratiquées dans une bride 43 prévue à l'extrémité inférieure du cylindre. Des manchons à bride 44 et 45 en matière isolante sont emmanchés dans les ouvertures de la bride 43 et entourent les vis 42. Des écrous vissés sur les vis 42 portent contre les brides de ces manchons isolants de part et d'autre de la bride 43 du cylindre, comme le montre clairement la fig. 1.
Par suite, les vis 42 peuvent soutenir le cylindre, mais en sont isolés électriquement. Le piston plongeur 26 présente une tête 46 fixée à une tête 47 de forme correspondante prévue sur la tige de piston 48 du bloc à cylindre et piston 41, au moyen de deux brides annulaires 49 et. 50 re liées l'une à. l'autre par plusieurs boulons ré partis suivant la circonférence (non repré sentés). Une couche de matière isolante 51 est intercalée entre les têtes 46 et 47 et un anneau de matière isolante 52 est intercalé entre la bride 49 et la tête 46; il est donc évi dent que le plongeur 26 est. relié mécanique ment à la tige de piston du bloc hydraulique 41 tout en étant. isolé électriquement.
On re marquera sous ce rapport que le diamètre des brides 49 et 50 étant inférieur à l'écartement des vis 42 diagonalement opposées l'une à l'autre, ces brides n'entrent pas en contact avec ces vis.
L'étanchéité de la pénétration du plongeur 26 dans la chambre d'alimentation 18 est assu rée par un presse-étoupe 54.
La fixation du support 35 à la plaque fixe 39 peut être effectuée par tous moyens appro priés: dans la forme d'exécution préférée que l'on a représentée, ce rôle est assuré par les extrémités inférieures des vis 42 qui, comme le montre la -fig. 3, sont intercalées entre cha que paire de vis 37. Comme on le voit sur la fig. 14, l'extrémité inférieure des vis 42 pré sente un diamètre réduit pour constituer un épaulement portant centre la surface supé rieure de la plaque 16.
L'extrémité inférieure réduite des -vis est filetée et traverse la pla que 16, des ouvertures de phis grand diamètre ménagées dans la plaque mobile 40 et enfin, la plaque fixe 39. Un écrou est vissé sur l'ex trémité inférieure de chaque vis 42 en dessous de la plaque 16 et de la plaque fixe 39 en immobilisant ainsi les vis 42 par rapport à la plaque 16 et en immobilisant aussi la plaque fixe 39. La plaque 36 est, de préférence, per cée d'ouvertures 55 de diamètre légèrement supérieur à, celui des écrous vissés à la partie inférieure des vis 42 pour permettre le déga gement nécessaire à leur montage.
La tige en métal pulvérisé et comprimé, extrudée, indiquée en 56, descend de la filière 25 et vient en contact avec deux ou plusieurs éléments de contact électriques 57 montés sur une plaque horizontale 58. La plaque 58 est elle-même fixée à la plaque 16 par quatre tiges verticales dont. deux, 59 et 60, sont fixées à leur extrémité inférieure à la plaque 58 et dont les deux autres, 61 et 62, sont reliées à la plaque 58 par des lames de ressort 63.
Les tiges 61 et 62 sont fixées à leur extrémité su- périeure de toute manière voulue à. des blocs isolants 64 fixés eux-mêmes à. la face infé rieure de la plaque 16 par des vis 65. Les tiges 59 et 60 sont reliées par leur extrémité supé rieure à des blocs isolants analogues 66 par des lames de ressort 67, et des blocs isolants 66 sont de même fixés à la face inférieure de la plaque 16 par des vis 68. Grâce à ce mode de construction, les éléments de contact électri ques 57 se trouvent montés élastiquement, de manière à pouvoir décrire un mouvement ver tical d'amplitude limitée, mais tout déplace ment latéral leur est. interdit.
Après avoir chargé la. trémie 20, on la referme hermétiquement, ce qui assure une étanchéité totale de la trémie, de l'intérieur de la chambre d'alimentation 18 et de l'inté rieur du carter 1. De préférence, on fait le vide dans l'ensemble de l'installation jusqu'à un degré extrêmement poussé au moyen d'une pompe à vide de tout type approprié raccor dée au carter 1 par la tubulure 69.
Le fonctionnement. de l'installation décrite est le suivant On. met. en route le distributeur à vibra tions 23 qui assure ainsi l'alimentation du métal en poudre le long du plateau 22 et par l'entonnoir 24 qui dirie ce métal en poudre vers la filière d'extrusion 25.<B>En</B> admettant que l'installation a déjà fonctionné, la filière 25 contient sur la phis grande partie de sa hauteur ime tige de métal en poudre com primé, comme l'indique la fig. 1.
On imprime au piston plongeur 26 un mouvement de va- et-vient continuel au moyen du bloc hydrau lique à cylindre et piston 21, le mouvement de va-et-vient du piston dans le cylindre étant assuré par tout mécanisme de com mande approprié conforme à la technique usuelle.
On peut faire varier la course du pis ton plongeur et le débit d'introduction du métal pulvérisé dans la filière suivant les be soins, excepté qu'en aucun cas le plongeur ne doit pénétrer dans la filière au-delà du point 33 (fig. -l). On règle la tension des ressorts 38 au moyen des vis <B>37,</B> de telle sorte que ces ressorts maintiennent les sabots coniques 34 et, par suite, la filière 25 en les empêchant de descendre sous l'effet. de la force exercée par le plongeur 26, jusqu'à ce que cette force ait atteint la valeur voulue pour soumettre la poudre métallique non tassée à l'extrémité su périeure de la filière, à une compression et à un tassement suffisants.
On remarquera sous ce rapport, que la tête de la filière 25 cons tituant en fait une bride coiffant l'extrémité supérieure des sabots conique 34, la filière et. les sabtos 34 vont descendre au moment où la force exercée par le plongeur 26 dépasse la force exercée par les ressorts 38 à laquelle s'ajoute le frottement. existant entre les sa bots 31 et le support. 35.
Grâce à ce fonctionnement, que l'on vient de décrire, la totalité de la compression ou du tassement du métal en poudre par le piston plongeur a lieu à l'intérieur de la tête 27 de la filière 25, tête qui forme un orifice de fi lière cylindrique continu circonférentielle- ment, et il ne se produit aucune descente de la poudre tassée vers la partie inférieure fen due de la filière 25 avant que la poudre n'ait. été tassée à un degré maximum prédéterminé.
Ainsi, tous les troneons successifs de la tige extrudée se forment à l'intérieur de la tête 27 de la filière et la partie inférieure fendue de celle-ci n'a pour effet, que d'exercer une résis tance de frottement suffisante sur la tige de poudre comprimée pour maintenir et l'empê cher de se mouvoir sous l'action de l'effort de tassement de la poudre. On peut remar quer à cet égard que la longueur de la tête de la filière est si courte que le frottement exercé par ses parois latérales ne suffit pas à. empêcher un déplacement d'ensemble de la poudre à travers la filière avant que la pou dre n'ait subi le degré de compression voulu.
On a constaté, en effet, que si l'on prévoit une filière continue eirconférentiellement, de lon gueur suffisante pour imposer à la colonne de poudre un degré nécessaire de résistance au frottement, un effort si grand soit-il exercé par le plongeur ne peut. faire avancer la co lonne de poudre à travers la filière. C'est. pour cette raison que la partie inférieure de la. filière est. fendue pour en permettre, par suite, une dilatation radiale.
Il y a lieu de remarquer que la filière et les sabots coniques 34 se déplacent toujours vers le bas, en permettant la dilatation de la partie inférieure de la filière 25 lorsque le plongeur exerce une pression déterminée avec exactitude. Toutes les parties de la tige sont. ainsi comprimées et tassées dans la même me sure.
La filière ne risque pas de se dilater sous l'action des efforts radiaux exercés par la colonne de poudre sur la filière, avant que l'effort axial du plongeur n'ait dépassé la pression exercée par les ressorts; en effet, l'angle d'inclinaison de la surface d'appui intérieure conique du support 35 par rapport à l'axe de l'alésage de la filière est approxi mativement égal ou inférieur à l'angle de frottement statique entre cette surface d'ap pui et la surface d'appui conique correspon dante des sabots. Les sabots et les ressorts 38 forment ainsi un mécanisme transmetteur d'effort, irréversible ou à autov errouillage, permettant d'exercer une pression radiale sur la colonne de poudre.
Le fonctionnement de la filière, en vue d'empêcher tout mouvement de la colonne de poudre pendant le tassement du tronçon supé rieur de la colonne, puis de la libérer sous une pression bien déterminée, repose sur le principe suivant: la colonne de poudre com primée dans la tête de la filière à un degré relativement. élevé, présente une résistance appréciable et son comportement dans la par tie inférieure de la filière est, par suite, celui d'un solide élastique, tel qu'une barre d'acier continue douée d'une possibilité de déforma tion limitée et bien déterminée en deçà de sa limite élastique.
Les ressorts 38 et les sabots coniques 34 exercent ainsi sur la colonne de poudre une force de compression radiale ten dant à réduire le diamètre de la colonne, mais sans dépasser 1a limite élastique de celle-ci. Cette pression radiale produit entre la colonne de poudre et les parois de la filière un frotte ment. suffisant pour empêcher toute descente de la colonne aussi longtemps que la filière reste immobile dans son support. Par contre, une légère descente de la filière permet la di latation de sa partie inférieure et une réduc- tion résultante de la pression exercée par la colonne sur les parois de la filière.
Si, au mo ment où la filière s'est dilatée, la colonne de poudre ne possédait aucune résistance intrin sèque à la compression, elle se comporterait comme un liquide et se dilaterait ainsi dans la même mesure que la filière sans que la pression exercée par la colonne sur les parois de la filière ne diminue. Mais, étant donné que la colonne possède une résistance à la com pression de valeur finie, toute dilatation des parois de la filière, inférieure à la limite élas tique de la colonne, entraîne une réduction de la pression radiale et, par suite, du frotte ment entre la colonne et la filière.
Dès que le frottement a diminué jusqu'à prendre une va leur égale à la pression exercée par le plon geur, la colonne se met en mouvement vers le bas à travers la filière jusqu'à ce que le plon geur ait atteint l'extrémité de sa course. Pen dant cette descente de la colonne par rapport à la filière, il existe un état d'équilibre entre la force exercée par les ressorts 38 et la force de frottement exercée sur les parois de la filière par la colonne de poudre. Lors de la course de retour du. plongeur, les ressorts 38 ramènent la filière et les sabots 3-I à leur posi tion haute, ramenant par suite la partie infé rieure de la filière à son diamètre initial; la filière se serre alors étroitement autour de la colonne.
La course de descente totale de la colonne n'est. que de l'ordre de 1/1o de milli mètre; il suffit, en effet, d'une dilatation in fime de la filière pour réduire la pression radiale que la colonne exerce sur les parois de la filière.
On comprend, d'après ce qui précède, qu'il est indispensable que l'alésage de la filière soit bien uniforme d'un bout à l'autre. Ainsi, si la colonne, complètement formée dans la tête de la filière est ensuite refoulée à travers un orifice légèrement inférieur à l'ouverture ménagée dans la tête, assez petit cependant pour comprimer la colonne au-delà de sa limite élastique, la colonne sera écrasée en ce point et perdra la totalité de sa résistance. Au point d'écrasement de la colonne, celle-ci ne peut donc plus se comporter comme un solide élastique de la, manière décrite ci-dessus.
D'au tre part, il est impossible de réduire la sec tion de la colonne de poudre comprimée au- delà de la limite élastique dans une filière expansible, pour la raison qu'une telle réduc tion provoquerait un tassement de la poudre dans les fentes longitudinales de la filière, en rendant ainsi la filière inopérante. Puisque la colonne se forme complètement dans la tête de la filière, tête qui n'est pas fendre, la co lonne aura une résistance intrinsèque suffi sante pour franchir le vide correspondant aux fentes à la partie inférieure.
Mais, comme la colonne de poudre ne présente, dans le cas le plus favorable, qu'une résistance limitée et une limite de déformation élastique très basse, il est nécessaire d'éviter les variations de dia mètre, si petites soient-elles, d'un bout à l'autre de la filière.
Dans la forme d'exécution représentée et décrite, les sabots coniques 34 sont constitués par des pièces séparées de la filière 25; il est évident toutefois que ces sabots pourraient faire corps avec les parties expansibles de la filière 25 sans que le mode de fonctionnement, ni le résultat obtenu, soient modifiés.
On a supposé dans la description du fonc tionnement faite ci-dessus, qu'au début de ce fonctionnement la filière était remplie de poudre comprimée; dans le cas contraire, il faut faire manoeuvrer l'installation jusqu'à ce que la filière soit pleine de poudre avant de pouvoir commencer le régime normal. On peut y parvenir de plusieurs faons. On peut, par exemple, préparer une carotte cylindrique de diamètre égal à celui de l'orifice de la filière et de longueur égale à la partie fendue de la filière et l'introduire dans l'orifice de la filière, tout en supprimant la tension des res sorts 39. On place ensuite les ressorts sous tension en serrant les vis 37.
On peut ensuite mettre en route l'installation; la carotte, qui peut être en cuivre ou tout autre métal appro prié, joue le rôle de la colonne de poudre com primée pour s'opposer à toute descente de la colonne au cours du stade de la course du plongeur qui correspond ati tassement de la poudre. Pour augmenter la résistance de la tige de poudre refoulée par la filière 25, on peut fa voriser l'agglomération des particules en les portant par tous moyens appropriés à une température égale à leur température de frit tage.
Le plus commode est de faire passer un courant électrique à travers la colonne de pou dre; dans l'installation que représente la fig. 1, le courant. de frittage est fourni à la. tige par branchement, des deux bornes d'une source de courant électrique, d'une part, à la plaque 16 qui est en contact électrique avec la filière 25 et, d'autre part, aux sabots 57. Il a été constaté que le passage d'un courant à travers la tige de poudre comprimée tend à chauffer la tige d'une manière non uniforme; il est nécessaire, par conséquent, de supporter la tige pendant une période de temps assez longue pour permettre à la chaleur de se ré partir également en tous ses points et d'ache ver ainsi le frittage.
L'effet de frottement clés sabots de contact 57 suffit, en général, à cet effet. On a constaté, néanmoins, que dans le cas des tiges de diamètre relativement grand et notamment lorsque la vitesse d'extrudage de la tige est relativement élevée, il faut pré voir des sabots de friction supplémentaires en dessous des sabots de contact 57. Leur seule action est d'exercer sur la tige un effort de bas en haut qui facilite son soutien jus qu'à ce que l'agglomération uniforme soit. effectuée.
Si la tige extrudée est destinée, comme dans la forme d'exécution représentée, à cons tituer une électrode consumable d'un four à arc à vide, on applique à la tige un second courant, constituant le courant de l'arc élec trique, en reliant les bornes d'une source appropriée d'énergie électrique, d'une part, aux sabots 57 et, de l'autre, au moule .1 qui forme la seconde électrode du four.