Procédé ; raa e cax ar ce gae t : : ; se ,
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Pierre François Joseph Dufour, Neauphle-le-Château (France), est mentionné comme étant l'inventeur
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de corps à partir d'une matière présentant une phase plastique, caractérisé en ce que la matière est introduite entre deux surfaces courbes pouvant tre animées de mouvements l'une par rapport à l'autre, et y est simultanément comprimée, transversalement aplatie, longitudinalement courbée et allongée, roulée sur elle-mme dans une direction transverse à sa longueur.
L'invention concerne également le corps obtenu u par le procédé ci-dessus, et une machine pour l'exé- cution de ce procédé.
L'invention est décrite ci-après en se référant au dessin annexé, dans lequel :
la fig. 1 est en coupe axiale partielle, un mode de réalisation de la machine pour l'exécution du procédé suivant l'invention ;
les fig. 2 et 3 en sont des coupes axiales partielles, montrant la forme de la matière en cours de travail ;
les fig. 4, 5 et 6 sont respectivement une vue de 1'ensemble, une coupe axiale partielle et une vue en plan correspondante d'une variante de la machine ;
la fig. 7 est un schéma des organes de commande de ladite ;
la fig. 8 est une coupe axiale partielle, montrant un anneau toroïdal en cours de scission ;
les fig. 9 et 10 représentent, respectivement en coupe axiale partielle et en plan, un autre mode de réalisation de la machine ;
la fig. 11 montre une coupe axiale de cette machine, à un stade de son fonctionnement.
A la fig. 1,1 et 2 sont deux surfaces courbes. animées l'une par rapport à l'autre d'un mouvement transverse à leur courbure, et laissant entre elles un intervalle 3.
La matière malléable 4, introduite dans cet intervalle 3. qui dans 1'exemple de la fig. 1 est partout égal et reste constant au cours du mouvement, se trouve comprimée entre les deux surfaces qui lui donnent la forme d'un secteur courbe à section droite aplatie.
Dans leur mouvement de déplacement réciproque les surfaces 1 et 2 entraînent le corps 4 qui roule transversalement entre lesdites surfaces, et sur toute sa longueur, tout en conservant sa forme de secteur courbe.
Dans ce roulement chacune de ses lignes courbes longitudinales élémentaires, effectuant une rotation autour de la ligne courbe médiane, voit son rayon de courbure varier à chaque instant et sa longueur passer, pour chaque rotation de 3600, par un maximum et par un minimum. Chacune desdites lignes arquées élémentaires se trouve ainsi soumise à des allongements et à des raccourcissements alternatifs auxquels correspondent des déplacements molésu- laires.
D'autre part, toutes les sections transversales du corps traite, aplaties par la compression qu'elles subissent entre les deux surfaces, roulent en sens inverse sur l'une et l'autre desdites surfaces, en tournant autour de leur centre de masse. Dans ce mouvement toutes les lignes diamétrales, dans chaque section transverse, subissent des raccourcissements et des ailongements alternés suivant qu'elles se dépla cent dans les deux quadrants opposes où elles se rapprochent du plan équatorial 1 du secteur courbe, ou dans les deux quadrants opposés où elles s'éloi gnent dudit plan.
Ce mouvement alternatif interne des diamètres a comme périodicité 2 par rotation complète. Dans chaque diamètre il a la mme amplitude. Mais comme il est déphasé par rapport à celui du diamètre qui le précède et à celui du diamètre qui le suit dans la rotation, chacun des diamètres se déplace à chaque instant, en tous ses points autres que celui correspondant au centre de masse, par rapport aux diamè- tres le précédant et le suivant.
Si dans chaque section transverse on considère les lignes courbes élémentaires se formant autour du centre de masse et constituant ladite section, on voit qu'elles aussi subissent périodiquement des variations internes dans leurs quatre quadrants : leurs points sont poussés dans les deux quadrants opposés où le mouvement de rotation rapproche lesdits points du plan équatorial et ils sont tirés dans les deux autres quadrants où lesdits points s'éloignent dudit plan.
La périodicité de ces poussées et tractions, et celle des refoulements et extensions des lignes élémentaires ou des fibres correspondantes, est 2 par. rotation complète. Elles sont en phase pour toutes les lignes élémentaires, mais c'est leur amplitude qui varie de l'une à l'autre et provoque un glissement de chacune desdites lignes élémentaires ou fibres par rapport à ses voisines.
Ces 2e et 3e séries de compressions et d'extensions alternatives, dues à l'aplatissement périodique des sections transversales, créent puis développent dans le corps traité un 2e et un 3e système de fibres plus ou moins prononcés suivant la durée du traitement.
Sous l'effet de la pression exercée sur ces sections transversales, le corps s'allonge par ses deux extrémités longitudinales tandis que ses sections transverses subissent une réduction correspondante.
Le travail effectué par les surfaces 1 et 2 en mouvement, bien qu'il soit plutôt comparable à un forgeage régulier, peut tre appelé multilaminage, ou laminage tridimensionnel, car il provoque dans toute la masse du corps traité un système de trois mouvements alternatifs simultanés, s'exerçant dans des directions angulaires entre elles, et animant toutes les molécules dudit corps d'un ensemble de mouvements bien ordonnés qui orientent ces molécules suivant un système d'alignements ou de fibres. Et dans tout ce système chaque alignement (ou fibre) exécute un mouvement de glissement par rapport à chacun de ses voisins.
Les mouvements internes et l'allongement externe sont continus dans le temps, et aussi dans l'espace tant que les deux extrémités de la masse traitée ne quittent pas, en s'allongeant, les surfaces 1 et 2 du multilaminage. Ils ordonnent et orientent les molécules plus régulièrement et plus efficacement que ne peut le faire, dans une seule direction, le laminage ordinaire qui agit de façon violente, locale et ins tantanée.
Lorsqu'on introduit la matière dans l'intervalle 3 de multilaminage suivant un plan normal à la direction du mouvement des surfaces 1 et 2, l'orientation des molécules se fait suivant des directions constantes et orthogonales. Les directions sont variables, héli- coïdales, lorsque la matière est introduite dans l'in- tervalle 3 suivant un plan oblique à ladite direction.
Le mouvement relatif des surfaces 1 et 2 et le multilaminage correspondant peuvent résulter de plusieurs mouvements superposés, consécutifs ou simultanés, comme il sera montré plus loin.
Si, au lieu de maintenir partout égal l'intervalle 3, on le fait inégal suivant la direction du mouvement relatif des surfaces 1 et 2, l'intensité du multilaminage varie en conséquence, dans le temps.
Si on fait l'intervalle 3 inégal suivant la longueur du secteur courbe, l'intensité du multilaminage varie en conséquence dans l'espace, et les sections transverses dudit secteur ont un aplatissement, et par suite un périmètre, inégaux en suivant la longueur du secteur. Comme la vitesse linéaire périphérique, com mandée par le déplacement des surfaces 1 et 2, est le mme pour toutes les sections, les sections de plus petit périmètre auront une vitesse angulaire plus grande et le secteur courbe subissant ainsi sur toute sa longueur une torsion autour des centres de masse de ses sections transverses, l'orientation moléculaire se fait selon un système d'hélices enroulées autour de la ligne joignant lesdits centres de masse, que ladite ligne soit circulaire ou qu'elle soit elle-mme hélicoïdale.
En faisant varier l'intervalle de multilaminage simultanément dans l'espace et dans le temps, on obtient des orientations qui sont plus complexes.
Au lieu d'étendre les surfaces 1 et 2 dans le sens de leur déplacement, on peut les étendre sur 360" dans la direction transverse à leur déplacement.
La fig. 2 montre une telle réalisation dans laquelle les deux surfaces ont été choisies coaxiales : la surface 1 est fixe, la surface 2, interne à la surface 1, est animée d'un mouvement rectiligne alternatif le long de l'axe commun XX.
Dans 1'exemple montré, le corps traité a été introduit dans l'intervalle 3 suivant un plan normal à l'axe XX ; il a pris d'abord la forme d'un secteur de toroïde ; ensuite, s'allongeant sous l'action du multilaminage, ses deux extrémités se sont rencontrées, puis pénétrées. Cette pénétration est assurée par la pression qu'exercent l'une sur l'autre lesdites extrémités. Le corps traité devient un anneau toroïdal 5 (fig. 2) présentant une seule masse parfaitement homogène.
La masse à traiter peut tre introduite dans l'in- tervalle 3 en plusieurs portions. Lorsque toutes les portions sont introduites suivant un mme plan normal à l'axe XX les secteurs de toroïdes formés par chacune d'elles s'allongent, se réunissent et se pénè- trent. Les chevauchements et inégalités de section s'égalisent par transfert longitudinal de matière, et la totalité des masses partielles se trouve rapidement réunie sous forme d'un toroïde régulier qui se met et se maintient suivant un plan normal à l'axe XX.
Lorsque la. matière est, en une ou plusieurs masses, introduite dans l'intervalle 3 suivant un plan oblique à l'axe XX, on obtient un hélicoïde continu et régulier qui s'allonge par ses deux extrémités jusqu'à ce que ses sections transverses soient devenues circulaires. L'obliquité du plan d'introduction règle le pas de l'hélice directrice. Lorsque ledit pas descend au-dessous de la largeur, suivant l'axe XX, atteinte par la première spire de l'hélicoïde la seconde spire vient chevaucher la première. Les deux spires se réu- nissent, le chevauchement s'égalise, et l'expérience montre qu'il se produit un toroïde qui se met et se maintient suivant un plan normal à l'axe XX.
Lorsque le corps devient un anneau continu, le laminage externe disparaît : les dimensions extérieu- res dudit anneau restent sensiblement constantes, le multilaminage et tous les mouvements qu'il engendre deviennent sans fin et constamment semblables à eux-mmes dans tout l'espace de l'anneau, pendant tout le temps que dure le traitement. L'orientation moléculaire se fait selon un système à directions constantes et orthogonales.
On obtient un tore à section transverse circulaire.
De mme lorsque le corps est traité sous la forme d'un hélicoïde, ou d'un secteur courbe, il en résulte un hélicoïde ou un secteur courbe à sections transverses circulaires, quel que soit l'aplatissement desdites sections durant le traitement.
On peut faire varier durant le traitement l'inter- valle 3 de multilaminage : soit dans l'espace, et soit dans le temps.
Dans le dispositif de la fig. 3, les axes XX et YY des deux surfaces sont parallèles. L'intervalle 3 varie d'une section transverse à l'autre du corps traité, mais dans chacune desdites sections il reste constant.
Ainsi qu'il a déjà été expliqué à propos de la fig. 1, la vitesse angulaire de rotation de chaque section étant inversement proportionnelle au périmètre de la section, l'orientation moléculaire a lieu suivant un système d'hélices enroulées autour de la ligne joignant les centres de masse des sections, ladite ligne étant circulaire dans le cas représenté sur la fig. 3, où le corps est traité sous la forme toroïdale, et étant elle- mme une hélice dans le cas où le corps est traité sous la forme hélicoïdale. Il est à remarquer que le sens d'enroulement des hélices, qui ont un pas constant, varie à chaque changement de sens du mouvement alternatif de la surface 2.
Au lieu d'tre parallèles, les axes XX et YY des deux surfaces peuvent tre concourants. Au repos l'intervalle 3 de multilaminage est alors variable dans chacune des sections transverses du corps traité. De plus, dans chacune desdites sections il varie avec le déplacement de la surface 2 le long de son axe. II s'ensuit qu'au lieu d'tre constantes comme avec le dispositif de la fig. 3, les caractéristiques de son hélice sont variables.
Dans une autre disposition, les axes XX et YY, situes respectivement dans des plans différents, n'ont pas de point commun. Les variations de l'intervalle 3 en fonction du déplacement de la surface 2 suivent des lois plus complexes.
Dans les dispositions où les axes XX et YY ne coïncident pas, des transferts longitudinaux de matière, régies et périodiques, viennent ajouter leur action à celle du multilaminage déjà décrit.
Au lieu de laisser immobiles les axes XX et YY, on peut faire varier de façon continue leur position mutuelle, ce nouveau déplacement relatif des surfaces 1 et 2 produisant un nouveau multilaminage que l'on peut faire consécutif ou simultané par rapport à celui qui a été plus haut analysé.
Les fig. 4 à 7 représentent une machine permettant de réaliser ce multilaminage supplémentaire.
1 et 2 sont les deux surfaces laissant entre elles l'intervalle 3 de multilaminage ; 6 est une rampe de guidage ménagée sur la surface 1 pour l'entrée dans l'intervalle 3 de la matière à travailler ; 7 et 8 sont des rampes de support et de guidage ménagées sur la surface 2 pour ladite matière.
La surface 2 est portée par un arbre 9, de mme axe qu'elle ; cet arbre peut coulisser et tourner librement dans deux coussinets à rotule sphérique 10 et 10t contenus respectivement dans deux boîtes 11 et 11 dont la paroi cylindrique externe est excentrée.
La surface 2 peut ainsi tourner librement autour de son axe, ce qui lui permet d'obéir aux réactions tan gentielles exercées sur elle.
L'arbre 9 est relié par un joint universel 12 au piston 13 d'un cylindre à fluide comprimé M', qui peut lui imprimer un mouvement longitudinal alternatif d'amplitude et de vitesse réglables tout en permettant la libre rotation dudit arbre.
Chacune des boites 11 et lu-formant couronne d'excentrique est supportée, et reliée au bâti 14 de la machine, par un dispositif permettant de donner au coussinet et par suite à l'axe de la surface 2 une excentricité variable, dont le maximum est e qui correspond à la position YY dudit axe. Ce dispositif d'excentrage est tel qu'il permet : d'une part, d'amener le centre du coussinet correspondant en un point quelconque d'un cercle de rayon e ayant son centre sur l'axe XX de la surface 1 et de le maintenir dans cette position ; d'autre part, et partant de ladite position, d'animer le centre dudit coussinet d'un mouvement de rotation autour de l'axe XX, ladite rotation s'effectuant à volonté soit à rayon constant soit à rayon variant périodiquement.
Les fig. 5 et 6 représentent le dispositif d'excentrage du coussinet 10a ; la couronne d'excentrique 11"', dont l'excentricité est égale à, est munie d'une denture d'engrenage externe 15, et peut tourner à l'intérieur d'une couronne circulaire 16 ; la couronne 16 peut tourner dans une couronne d'excentrique 17 munie d'une denture interne 18. L'excentricité de la couronne 17 est étale à celle d la cturonne 1 I . i
La couronne 17 tourne dans un logement 19 ménage dans le bati 14 et dont l'axe est le meme que celui
XX de la surface 1.
La denture 15 engrené avec une première den- ture 20 d'une pièce 21 montée folle sur un arbre 22 porté par la couronne 16. La pièce 21 porte une deuxième denture 23 et, à sa partie supérieure, une denture 24 pour vis sans fin ; elle tourne dans un palier ménagé dans un bras 26 qui peut osciller autour d'un arbre vertical 27 tournant dans des consoles 28 du bâti 14 (fig. 4,6,7).
Sur l'arbre 27 est fixé un pignon 29 engrenant avec une roue d'angle 30 fixée sur un arbre 31 qui tourne dans deux paliers 32 portés par le bras 26.
Sur l'arbre 31 est fixée une vis sans fin 33 qui engrène avec la denture 24 de la pièce 21. Le palier du bras 26 dans lequel tourne la pièce 21 a son chapeau 34 fixé par deux vis 35. En démontant ce chapeau on peut faire pivoter le bras 26 dans le sens de la flèche fl (fig. 6) de manière à découvrir trois roues d'engrenage 36,37,38 montées folles sur des arbres 39,40,41 portés par la couronne 16.
Ces roues portent chacune deux dentures superposées : la roue 36 engrène par sa denture inférieure avec la denture interne 18 et par sa denture supérieure avec la denture 23 de la pièce 21 ; la roue 37 engrène par sa denture inférieure avec la denture interne 18 et par sa denture supérieure avec la roue 38 ; celle-ci est une roue intermédiaire qui peut à volonté engrener par l'une de ses dentures avec l'une ou l'autre des dentures de la pièce 21.
On voit qu'en changeant les dentures des roues on fait varier les rapports de vitesses entre ces différentes roues. Les roues choisies étant mises en place, on ramène en position le bras 26 qui les maintient et, on remonte le chapeau de palier 34.
Sous l'action de l'arbre 31 les roues 36 et 37 tendraient à tourner en sens inverse, et comme elles engrènent toutes deux avec la denture 18 le tout est bloqué ; il en est de mme de la couronne 11-"dont la denture 15 engrène avec la denture 20 de la pièce 21.
Suivant les positions relatives, au moment du blocage, des couronnes d'excentrique 11 a et 17 le blocage correspond à une excentricité totale donnée qu'on peut varier entre zéro, correspondant à l'oppo- sition des excentricités des deux couronnes, et un maximum qui correspond à la conjonction des excentricités. Lors de ce maximum (e), l'axe du coussinet 10 est déporté suivant YY (fig. 5 et 6).
Partant de cette position de calage, si on enlève les roues 37 et 38 la rotation de l'arbre vertical 27 entraîne par l'intermédiaire des roues 29 et 30, de l'arbre 31, de la vis 33 et de sa roue'4, de la denture 20, la rotation de la couronne 11", dans dans sens de la flèche 7e par exemple (fig. 6) ; et la roue 36, conduite par la denture 23 de la pièce 21 et tournant en sens inverse de cette dernière, entraîne la denture 18 et la couronne 17 dans le sens de la flèche 2 c'est-à-dire dans le mme sens que la couronne 11 t.
Si les rapports d'engrenages ont été choisis pour que les deux couronnes 11t et 17 aient la mme vitesse angulaire ces couronnes restent, dans leur commune rotation, immobiles l'une par rapport à l'autre : l'excentricité du coussinet 10} reste constante, mais son centre décrit autour de l'axe XX une circonférence de rayon égal à l'excentricité totale choisie.
Si les vitesses angulaires des couronnes l la et 17 sont différentes, l'excentricité du coussinet 103 varie à mesure du décalage angulaire des couronnes et le centre du coussinet décrit une spirale qui l'éloi- gne de l'axe XX jusqu'en YY (fig. 5 et 6), puis une autre spirale symétrique qui le ramène sur XX, et ainsi de suite. La période de ce mouvement spiralaire oscillatoire est le temps mis par les deux couronnes pour décrire dans leur mouvement circulaire relatif un angle de 360 , autrement dit, le temps mis par le train différentiel 18-3G-23-15, pour faire une différence d'un tour.
Lorsqu'on enlève la roue 36 et remet en place les roues 37 et 38, la roue 38 tourne en sens inverse de la pièce 21 et la roue 37, conduite par la roue 38 et menant la couronne 17, fait tourner cette couronne suivant la flèche f en sens inverse de la couronne 11 t. Si les deux couronnes ont la mme vitesse en valeur absolue, leurs excentricités de sens inverses se composent en une excentricité constante égale à l'excentricité au départ.
En donnant aux deux couronnes des vitesses dit'- férant en valeurs absolues, le centre du coussinet décrit des spirales qui s'éloignent au maximum de l'axe XX puis l'y ramènent, comme avec le train différentiel précité ; mais la période de ce mouvement spiralaire oscillatoire peut tre choisie plus courte, grâce aux sens inverses des rotations qui donnent au train différentiel un cycle plus rapide.
L'arbre vertical 27 commande les mouvements variables des deux coussinets 10 et 10t (fig. 4) par les deux couples de roues 29-30 (fig. 7) qui entrai- nent les deux arbres 31 actionnant les deux couronnes d'excentriques 11 et lia qui contiennent respectivement les deux coussinets. Il est mû par un moteur électrique 42, au moyen d'un variateur de vitesse 43 et d'un couple de roues 44-45.
L'arbre 27 est sectionné en quatre tronçons entre des paires de paliers intermédiaires 46-47, 48-49, 49-50. Entre les paliers 46 et 47 et entre les paliers 49 et 50 se trouve un embrayage 51 ou 52 ne présentant qu'une position d'embrayage pour un tour de l'arbre. Entre les paliers 48-49 se trouve un mécanisme déphaseur D permettant de décaler l'une par rapport à 1'autre les sections inférieure et supérieure de 1'arbre 27 et de déphaser ainsi de tout angle voulu les mouvements des coussinets supérieur et inférieur (fig. 4).
Pour exécuter le multilaminage supplémentaire qui a été indiqué plus haut, on met en marche le moteur 42 : si on a réglé les excentricités respectives des coussinets 10 et 10 à des valeurs égales, et fixes, les centres de ces coussinets décrivent des circonférences. Si le déphaseur D est à zéro, lesdits coussinets effectuent leurs rotations en phase et l'axe YY de l'arbre 9 (fig. 4) restant parallèle à l'axe XX décrit la surface d'un cylindre circulaire. Il en serait de mme de toutes les génératrices verticales de la surface 2 si ladite surface ne pouvait tourner autour de son axe YY, et ladite surface écraserait l'anneau avec une forte friction.
Mais la surface 2 étant libre de tourner sur elle-mme avec l'arbre 9, elle roule sur la surface interne de l'anneau traité, montre en 5 (fig. 3) et toutes ses génératrices verticales, décrivant des surfaces cylindriques à directrices cycloïdes, compriment et décompriment successivement et alternativement toutes les sections axiales-radiales dudit anneau, comme montré en fig. 3. Toutes les lignes élémentaires de ces sections sont ainsi alternativement comprimées et décomprimées régulièrement. De mme toutes les lignes élémentaires annulaires de l'anneau se trouvent soumises à des poussées et à des tractions alternées.
Lorsqu'on provoque le mouvement alternatif de la surface 2 suivant son axe pour opérer le mutilaminage précédemment décrit en mme temps que celui qui vient d'tre analysé, les sections axialesradiales les moins comprimées de l'anneau 5, telles que 5a, tournent plus rapidement sur elles-mmes que les sections plus comprimées 5b, plus aplaties et de plus grand périmètre. L'anneau 19 subit ainsi une torsion autour de sa fibre annulaire moyenne.
Son orientation moléculaire se fait selon des directions hélicoïdales, le sens des torsions et des hélices s'inversant à chaque inversion du mouvement longi- tudinal de la surface 2. Il se produit en mme temps un laminage supplémentaire suivant la direction desdites hélices.
Pour le premier multilaminage on peut, au moyen du moteur MI (fig. 4) varier sa vitesse par gradations insensibles ; son intensité se règle par la quantité de matière travaillée.
Pour le deuxième multilaminage, le moteur 42, son variateur 43 (fig. 7), et les deux trains différentiels d'engrenages permettent de faire varier ses vitesses dans de larges limites. On opère le réglage de son intensité par variation de l'excentricité de l'arbre 9.
On vient de décrire le deuxième multilaminage dans le cas où l'axe mobile YY de la surface 2 décrit une surface cylindrique à directrice circulaire. Lorsqu'on immobilise l'un des coussinets 10 ou 10 la surface décrite par l'axe YY devient un cône circulaire ou elliptique dont le sommet se trouve au centre du coussinet immobilisé, ce centre étant soit sur l'axe
XX et le cône est alors circulaire, soit sur tout autre point choisi dans le cercle de rayon e (fig. 4 et 5) et le cône est alors elliptique.
En faisant décrire aux deux coussinets deux circonférences homothétiques, l'axe YY décrit une ou deux surfaces coniques dont le sommet se trouve au centre d'homothétie choisi.
Au lieu d'opérer à intensité constante, on peut opérer les deux multilaminages simultanés, ou le second multilaminage seul.
En déphasant les rotations des deux coussinets décrivant des circonférences, l'axe YY décrit pour chaque grandeur desdites circonférences, lorsqu'on fait varier le déphasage, toute une série de surfaces hyperboliques comprises entre les limites du cylindre (déphasage 0 ) et du cône (déphasage 180 ).
En déphasant les mouvements desdits coussinets décrivant des spirales, l'axe YY décrit des familles de surfaces hyperboloïdes à directrices spirales comprises entre les cylindroïdes (déphasage 0 (,) et les conoïdes (déphasage 180 ).
La vitesse de déplacement de l'axe YY sur les surfaces qu'il décrit, c'est-à-dire la vitesse du second multilaminage, se règle par le moteur 42 et son variateur 43. La vitesse d'enroulement et de dérou- lement desdites surfaces, c'est-à-dire la fréquence de l'intensité oscillatoire des deux multilaminages, se règle en modifiant le cycle différentiel des deux trains inverses d'engrenages.
On voit qu'on dispose ainsi d'une infinité de moyens pour exercer des multilaminages plus ou moins complexes engendrant divers systèmes d'orientation moléculaire.
Le second multilaminage s'applique également lorsqu'on traite le corps sous la forme d'un hélicoïde.
Pour extraire l'anneau traité, on lui fait abandonner la surface 2 en provoquant, par le moteur Mi (fig. 4) une course longitudinale plus longue de ladite surface : l'anneau tombe alors à la partie inférieure de la machine, où une cisaille Ma le sectionne radialement pour faciliter sa sortie.
Pour les substances malléables à chaud, les surfaces 1 et 2, ou l'une d'elles seulement, peuvent tre chauffées par exemple, au moyen d'une circulation de fluide, ou électriquement. La masse traitée peut aussi tre l'objet d'un chauffage interne, ou diathermique, électrique ou électronique suivant la nature de la matière.
Exécuté en mme temps qu'un chauffage convenable, le procédé selon l'invention amène rapidement la plastification des hauts-polymères, sans les dégra- der.
Les corps résultant du multilaminage se présen- tent sous forme d'hélicoïdes ou de tores. En ouvrant et développant ces hélicoïdes et tores, on obtient des cylindres présentant des orientations moléculaires selon des axes orthogonaux ou enroulés en hélices.
En calandrant ces cylindres, ou les passant à la filière, on obtient des bandes, feuilles, ou profilés, qui sont le point de départ habituel pour le façonnage et le moulage des hauts-polymères.
Le passage par la calandre ou la filière des cylindres provoque la transformation de leur orientation moléculaire en une orientation selon des axes disposes en biais et s'entrecroisant.
Ainsi, par exemple, les profilés tels que les bandes de roulement pour pneumatiques, ont, grace au multilaminage des molécules disposées en fibres bien développées, orientées en biais orthogonaux ou aussi obliques qu'on le désire et, dans chaque dimension, s'entrecroisant de façon à donner une résistance soit homogène soit maximum dans une ou plusieurs directions déterminées.
La plastification, dans le procédé suivant l'inven- tion, est produite d'une part par la chaleur, d'autre part par l'orientation régulière des macromolécules caténaires. Au lieu que l'écoulement de la partie liquide du haut-polymère soit facilité par fractionnement de ses longues molécules, cet écoulement est facilité par l'orientation desdites molécules en un réseau régulier, et par l'ouverture des mailles de ce réseau.
Des charges et autres ingrédients peuvent tre introduits en cours de plastification, par distribution ou par injection entre les surfaces 1 et 2 (fig. 1 et 4) et le multilaminage est continué, sans danger de dégradation du haut-polymère, aussi longtemps qu'il est nécessaire pour obtenir la dispersion désirée.
Une machine comme celle de la fig. 4 assure rapidement une dispersion poussée, grâce à ses deux multilaminages superposés et aux importants transferts de matière longitudinaux qu'ils comportent.
Avec toutes les formes d'exécution de la machine représentée, on peut augmenter le degré de dispersion en utilisant le fait suivant : le taux de multilaminage varie suivant le haut-polymère travaillé, et le taux adopté pour une matière donnée détermine la capacité d'une machine pour ladite matière. Si la quantité de matière confiée à la machine dépasse largement ladite capacité normale, l'anneau obtenu à une très grande largeur et son multilaminage amène, sur les diamètres parallèles à l'axe XX de toutes ses sections axiales-radiales, des extensions dépassant la limite d'élasticité.
Lesdites sections présentent alors la forme montrée sur la fig. 8 qui correspond au cas de l'emploi de la machine suivant la fig. 1, avec une forte striction en 5". Cette striction s'accentue rapidement et l'anneau 3 se sépare, suivant un plan normal à l'axe XX, en deux anneaux qui reprennent aussitôt sous l'effet du multilaminage une forme régulière. Ils se trouvent ensuite multilaminés de façon concomitante, l'un derrière l'autre.
On peut utiliser ce fait, qui limite automatiquement le taux de multilaminage suivant la tension que peut supporter la matière travaillée, pour augmenter la capacité de la machine sans risquer de mastiquer ladite matière. On peut aussi réunir côte à côte les deux anneaux en les amenant l'un et l'autre à l'entrée de l'intervalle 3 de multilaminage, ou dans un élargissement dudit intervalle : ils sont alors multilaminés ensemble pour ne former à nouveau qu'un anneau, très large, qui se trouve ensuite rapidement rescindé.
Une machine à multilaminer très simple, pour la fabrication rapide et économique de tores de préci- sion à base de hauts-polymères, soit plastomères, soit élastomères, est constituée par une douille fixe portant l'une des surfaces de multilaminage, et un mandrin mobile longitudinalement, portant la seconde surface, et pouvant pénétrer à l'intérieur de la douille en y limitant l'intervalle de multilaminage, s'y mouvoir longitudinalement, et en sortir.
La douille et le mandrin sont munis d'un dispositif de chauffage réglable. Pour les tores de petites dimensions il suffit que la douille seule soit chauffée.
Un dispositif moteur à vitesse réglable permet d'imprimer au mandrin le mouvement alternatif assurant le multilaminage de l'anneau à l'intérieur de la douille, ainsi qu'un mouvement de plus grande amplitude pour sortir le mandrin de la douille afin de permettre l'introduction de la matière et l'extraction du tore fabriqué.
Une gorge ménagée sur la surface du mandrin sert de guide pour 1'engagement de la matière dans l'intervalle de multilaminage ; ce guidage par la gorge est complété par une rampe ménagée à l'entrée de la douille.
La matière : haut-polymère ou mélange à base de hauts-polymères, est introduite dans la machine sous forme d'ébauches qui peuvent tre soit annu laires à section transverse circulaire ou polygonale, soit cylindriques, soit prismatiques. Elles sont placées sur le mandrin, et de préférence sur sa gorge ; les ébauches annulaires s'y maintiennent d'elles-mmes ; les cylindriques ou prismatiques y sont maintenues, cintrées, soit à la main soit autrement, jusqu'à ce qu'elles soient engagées dans l'intervalle de multilaminage.
L'ébauche, cylindrique ou prismatique, peut faire une ou plusieurs fois le tour de la gorge. Elle peut occuper autour de cette gorge moins de 3600 ; ou tre constituée par plusieurs fractions d'ébauche occupant autour de la gorge moins de 360t.
La vitesse de déplacement du mandrin varie suivant la nature du matériau constituant les ébauches : pouvant atteindre un mètre et plus par seconde pour les mélanges sans charge ou peu chargés, elle est réduite à moins de quelques centimètres par seconde avec les mélanges contenant beaucoup de charges, lesdites charges constituant un frein qui ralentit considérablement les déplacements moléculaires.
En multilaminant à faible intensité on peut maintenir à l'intérieur des ébauches puis du tore une certaine quantité de gaz et on obtient un tore alvéolaire.
On règle la dimension des alvéoles par la vitesse et la durée du multilaminage, qui l'une et 1'autre amènent la réunion de plusieurs alvéoles en un seul.
En prolongeant suffisamment la durée tous les alvéoles se réunissent en une seule masse gazeuse annulaire et on obtient un tore creux.
Les tores creux et les tores alvéolaires ont, comme les tores compacts, une surface continue et polie, et prennent en sortant de la machine la forme torique d'équilibre stable permanent qu'ils conservent après refroidissement.
Il est à remarquer que, lors de l'exécution du procède suivant l'invention, les matières peuvent tre portées à un moment donné à l'état quasi fluide entre les surfaces 1 et 2, car leur compression, leur rotation transversale, et leur multilaminage entre ces deux surfaces maintiennent et régularisent à chaque instant leur forme d'anneau régulier. On voit que 1'expulsion des gaz peut tre parfaitement assurée grâce à une plastification aussi poussée qu'on le désire et au multilaminage concomitant.
Si on munit la machine utilisée d'un dispositif assurant la clôture étanche de l'espace de multilaminage et permettant d'y faire varier la pression, soit en y faisant le vide, soit en y introduisant un fluide comprimé, on dispose d'un moyen supplémentaire soit d'extraction, soit d'expulsion des gaz.
La machine qui vient d'tre décrite peut tre munie de dispositifs automatiques pour l'alimentation en ébauches et pour la sortie des tores fabriqués.
Les ébauches peuvent tre produites sur la machine, par exemple, par injection autour du mandrin. On peut répartir les opérations de formation de l'anneau, de multilaminage, d'expulsion totale des gaz, de thermofixation, entre plusieurs zones de la douille et du mandrin, ou entre plusieurs douilles, le mandrin passant successivement de l'une à l'autre, ou vice versa ; les opérations successives peuvent s'effectuer dans des espaces à températures différentes ; la machine peut comporter plusieurs couples douillemandrin.
Dans un intervalle de multilaminage déterminé par une mme douille et un mme mandrin, on peut assurer le passage des tores d'une zone à l'autre ainsi que leur sortie de la machine en donnant à lintervalle de multilaminage une largeur radiale croissante de son entrée à sa sortie.
Les fig. 9 à 11 représentent une telle machine.
La douille 53 est fixe. Le mandrin 54, qui est animé d'un mouvement alternatif suivant l'axe XX, a un diamètre plus petit à son extrémité libre 55 qu'à sa base aa le reliant à un coulisseau de commande 56 ; l'intervalle 3 de multilaminage va ainsi croissant de l'entrée 57 à la sortie 58 de la douille au travers de laquelle le mandrin fait saillie durant sa course descendante (fig. 11).
Transversalement à la face 59 d'entrée de la douille se trouve un distributeur 60 d'ébauches cylindriques 61 qui sont amenées, par paires et de part et d'autre du mandrin 54, tangentiellement à la surface 2 du mandrin, chacune en face d'un enrouleur 62 pouvant tre poussé suivant l'axe ZZ contre la surface 2.
A un point mort haut de la course alternative du mandrin, le distributeur 60 amène contre la surface 2 une paire d'ébauches 61 qui prennent la position 61 t (fig. 9 et 10). Elles sont aussitôt cintrées par les enrouleurs 62 et appliquées contre la surface 2 qui les entraîne dans l'intervalle 3 de multilaminage.
La compression et l'aplatissement des sections axiales radiales des ébauches, puis des anneaux, va en augmentant à mesure de la descente, à l'intérieur de la surface 1, de la surface 2 dont le diamètre va en croissant de 55 en aa. Ledit aplatissement va au contraire en diminuant durant la course ascendante de la surface 2, et ainsi de suite la surface 2 continuant régulièrement son mouvement alternatif.
Le chemin parcouru par 1"anneau 5 multilaminé étant plus long, pour un déplacement axial déterminé, sur la surface 2 que sur la surface 1, qui est cylindrique dans 1'exemple des fig. 9 à 11, et l'intensité du multilaminage croissant à la course descendante pour décroître à la course ascendante, il s'ensuit, que l'ébauche puis l'anneau, au cours de son multilaminage, se trouve progressivement déporté vers la sortie 58 de la douille et qu'un anneau vient occuper successivement, au début de nouvelles courses descendantes de la surface 2, les positions 5-\ 5'',... 5", repré- sentées fig. 9.
On choisit la course et la conicité de la surface 2 de façon que ce déport b (fig. 9) soit tel qu'après un nombre de courses déterminé l'anneau 5a arrivé au point mort haut laisse libre suivant l'axe XX un espace suffisant pour la mise en place et le multilaminage d'une nouvelle ébauche. On voit qu'on peut ainsi multilaminer simultanément n anneaux, le dernier anneau 511 venant, lors d'une course descendante hors de la surface 1 comme il est montré fig. 11.
L'anneau 5n ainsi sorti se trouve, lors de sa remontée avec la surface 2, éjecté par la face inférieure 58 de la douille et il tombe sur un transporteur 63, qui l'évacue.
Bien entendu on choisit la longueur de la surface 1, et s'il y a lieu celles de ses différentes zones, pour que leur parcours par les anneaux soit suffisant, en longueur et en durée, pour assurer la fabrication des tores, y compris leur thermofixation.
Lorsque l'anneau est suffisamment translucide, son examen en lumière polarisée montre la nette orientation tridimensionnelle de sa microstructure ; il montre la régularité et l'équilibre des tensions de part et d'autre de zones neutres. Cet examen permet de constater qu'il en est de mme dans l'anneau multilaminé non thermofixé et que, soit avec, soit sans thermofixation, cette structure orientée est stable et permanente.
Si on sectionne un anneau multilaminé suivant un plan axial-radial il s'ouvre en se redressant partellement comme un arc débandé. Une telle disposition et une telle précontrainte régulières de fibres constituent un avantage pour les tores servant de joints aux arbres tournants : les tores obtenus par le procédé suivant l'invention ne viennent pas, sous l'effet de réchauffement, se bloquer sur les surfaces tournantes comme c'est le cas avec les tores moulés.
Sous les variations de température leur zone neutre annulaire se déplace par rapport à la directrice, la rapidité et l'importance de ce déplacement étant fonc- tions de la. température à Jaqueile a été opérée la thermofixation.
Dans un tel anneau, la résistance au roulement transversal est moindre que dans les anneaux moules, ainsi que le montrent le calcul et l'expérience ; et elle est parfaitement régulière dans toutes les sections.
La plastification et le mélangeage des hauts-poly- mères sont rapides, car leur multilaminage s'effectue entre deux larges surfaces qui travaillent simultanément toute la masse ;
Il en résulte pour ladite masse une surface réduite de contact avec l'air et, comme le multilaminage expulse rapidement tout l'air contenu dans le hautpolymère traité, la dégradation de ce dernier par l'oxygène se trouve réduite au minimum, tandis qu'elle est intense avec les appareils actuels qui malaxent la matière avec tout l'air qu'ils y introduisent ;
Par ailleurs la fabrication des tores de précision par le procédé suivant l'invention ne donne lieu à aucune perte de matière comme il s'en produit avec les procédés actuels sous forme de jets, surplus, bavures, ébarbures, déchets, et le difficile ébarbage est complètement supprimé, car les tores sortant de la machine à multilaminer présentent une surface totalement continue, lisse et brillante.