EP3655178B1 - Dispositif et procédé de fabrication de lopins métalliques - Google Patents

Dispositif et procédé de fabrication de lopins métalliques Download PDF

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EP3655178B1
EP3655178B1 EP18735344.6A EP18735344A EP3655178B1 EP 3655178 B1 EP3655178 B1 EP 3655178B1 EP 18735344 A EP18735344 A EP 18735344A EP 3655178 B1 EP3655178 B1 EP 3655178B1
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EP
European Patent Office
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cavities
metal
slugs
partition walls
partition
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EP18735344.6A
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EP3655178B8 (fr
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Sébastien GRAVIER
Georges KAPELSKI
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Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Original Assignee
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/103—Distributing the molten metal, e.g. using runners, floats, distributors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/0608—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D5/00—Machines or plants for pig or like casting
    • B22D5/02—Machines or plants for pig or like casting with rotary casting tables

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to the field of manufacturing metal slips.
  • metal slugs applies to metal masses intended to be shaped, generally hot, with a view to producing particular metal objects or parts, for example by injection, forging, stamping, molding or others. , and in particular in the form of pellets, rollers or balls.
  • metals or metallic alloys any metals or metallic alloys, whatever their compositions and their states.
  • metallic glasses applies to metallic materials which are not crystalline and also applies to metallic materials which are partially crystalline and which, therefore, contain a mass or volume fraction of crystals. , generally less than 50%.
  • the molten metal or metal alloy flows by gravity from the extrusion orifice forming a net which is segmented under the effect of a magnetic field.
  • the falling metal pieces are cooled by the ambient gas and / or during their penetration into a cooling liquid.
  • the above extrusion methods can be applied in particular to the manufacture of metal glass slugs of small dimensions, generally not exceeding millimeter dimensions when cooled in gas and of larger dimensions when cooled. in a liquid. When they are cooled in a liquid, there is a problem of pollution of the material constituting the slugs by the liquid.
  • the patent US 2009/0308560 discloses a molding device which comprises a plurality of molding cups disposed on a circumference and rotated and a gutter for pouring liquid metal into the cups successively as the cups rotate in rotation along this circumference. The formed parts are extracted by successive tilting downward of the buckets.
  • the patent FR 2 290 266 discloses a molding device which comprises an endless chain provided with outwardly extending plates. Along an upper path, the plates are brought together and form between them mold cavities, which are successively filled with a liquid metal from a spout of a tilting tank. The formed parts are discharged at a reversing end of the endless chain, as the plates move apart from each other.
  • the amount of material constituting the slips can be controlled and the slugs can be cooled in contact with the plate.
  • the mobile support comprises a rotating plate, said cavities being formed on an annular zone of this plate.
  • the device may include evacuation means capable of evacuating the formed metal slugs from the cavities.
  • Said discharge means may comprise pushers mounted on the plate and a cam for actuating these pushers.
  • Said discharge means may comprise at least one nozzle capable of generating a gas jet.
  • Said evacuation means may comprise a deflection blade.
  • the plate may comprise at least one peripheral annular flange having an upper face capable of receiving the slugs extracted from the cavities.
  • the device may comprise means for evacuating the slugs arranged on said collar.
  • Said cavities respectively have a bottom and are internally delimited by a common annular wall projecting upwards and circumferentially by sectioning walls which separate them, these sectioning walls extending in the direction of the upward axis of rotation. from the bottoms and radially outwards from the common annular partition, so that the cavities are open upwards and radially outwards, opposite the common annular partition and are of equivalent shape.
  • the device may comprise evacuation means capable of evacuating the cavities, radially outwards, of the formed metal slugs.
  • the bottoms of the cavities can extend in the same approximately radial plane, the upper edges of the sectioning walls being able to extend in the same radial plane and the sectioning walls being able to be distributed according to equal circumferential pitches.
  • the bottoms of the cavities can be inclined towards the common annular partition.
  • the movable support may comprise a plurality of support elements connected to each other in an articulated fashion, forming an endless chain having an upper strand, said support elements having at least one cavity, the feed means being placed above a point in the path of said upper strand.
  • Said pressure means may comprise a piston.
  • Said pressure medium may comprise a pressurized gas.
  • the device may include means for cooling said movable support.
  • the device can be installed in an enclosure under vacuum or containing an inert gas.
  • the metal may be able to form an at least partially amorphous metallic glass.
  • a device 1 for manufacturing metal slips comprises a movable metal support 2 consisting of a rotary radial circular plate 3 carried by a vertical shaft 4 and extending radially from this shaft.
  • the shaft 4 is connected to an electric or hydraulic drive means (not shown) for rotating the plate 2 at a controlled rotational speed.
  • a plurality of cavities 5 On an annular zone of the plate 3 is arranged a plurality of cavities 5 so that the cavities 5 move on an annular or circular path when the plate 3 rotates.
  • the cavities 5 respectively have a bottom 6 and are delimited internally by a common annular partition 7 projecting upwards and circumferentially by sectioning walls 8 which separate them, these sectioning walls. extending in the direction of the axis of rotation upwards from the bottoms 6 and radially outwards from the common annular partition 7.
  • the upper edges of the sectioning walls 8 extend in the same radial plane.
  • the bottoms 6 of the cavities 5 extend approximately in the same radial plane.
  • the bottoms 6 of the cavities 5 are in the form of radial gutters located above and adjacent to the same radial plane.
  • the bottoms 6 of the cavities 5 can be slightly inclined a few degrees towards the common annular partition 7.
  • the cavities 5 are open upwards and radially outwards, opposite the common annular partition 7 and are of equivalent shapes.
  • sectioning walls 8 are distributed in equal circumferential pitches, so that the cavities 5 are identical.
  • sectioning walls 8 The upper part of the sectioning walls 8 is thin, or even pointed and / or serrated, so as to be able to produce a sectioning effect (shearing) as will be described below.
  • the device 1 comprises a supply means 9 placed above a place of the annular path of the cavities 5.
  • the supply means 9 comprises a crucible 10 which comprises a vertical cylindrical wall 11 and a lower radial bottom 12 provided, for example in its middle, with an extrusion through orifice 13 which is located radially approximately in the middle of the annular path. cavities 5.
  • a piston 14 In the crucible 10 can be engaged a piston 14 whose upper rod 15 is connected to a drive means in vertical translation (not shown).
  • the crucible 10 is equipped with a heating means 16, constituted for example by induction turns 17 which surround the cylindrical wall 11.
  • Device 1 operates as follows.
  • Pieces of a metallic material M such as a metal, several metals or a metal alloy, are deposited in the crucible 10.
  • the piston 14 is engaged in the crucible 10.
  • the metallic material is heated until this material is melted, at least partially.
  • Tray 3 is continuously rotated.
  • the piston 14 Under the effect of the piston 14, pressure is exerted on the upper face of the metallic material M contained in the crucible 10. In doing so, the molten metallic material is extruded through the extrusion orifice 13 of the crucible 10. and flows downward under the effect of gravity in the form of a continuous stream F of molten metallic material.
  • the piston 14 could be replaced by a gas exerting pressure on the free surface of the metal in the crucible 10.
  • the stream F of molten metallic material enters the cavities 5 and is then divided or segmented, under the effect of the sectioning walls 8, to form metal pieces L which take place on the bottoms 6 of the cavities 5, possibly being in contact with the corresponding portions of the annular partition 7 and the corresponding sectioning walls 8.
  • the metal pieces L formed which are taken by the rotating plate 3, take a rounded shape under the effect of surface tensions, cool and solidify on contact with the plate 3.
  • this gas can contribute to cooling.
  • the plate 3 can be provided with channels (not shown) connected by a rotating joint to a source (not shown) of a cooling fluid.
  • the quantity, in particular by weight, of metallic material constituting each piece L is a direct function of the flow speed and of the section of the thread F, of the circumferential displacement speed of the cavities 5 and of the pitch separation circumferential of the sectioning walls 8.
  • the slugs L formed contain the same amount of metallic material.
  • the device 1 also comprises extraction means 18 capable of extracting from the cavities 5 the metal slips L, solidified at least at their periphery, at an extraction point located before the slugs L reach the place where they are located. formed the stream F of molten metallic material, coming from the crucible 10.
  • the extraction means 18 comprise a plurality of radial pushers 19 which extend through radial passages 20 arranged through the portions of the common annular partition 7 corresponding to the cavities 5.
  • the radial pushers 19 have shoulders 21 located on the side. side of the cavities 5 and are subjected to springs 22 on the inner side of the annular partition 7.
  • the pushers occupy a retracted position inwardly, in which the shoulders 21 are engaged in the recesses 23 of the annular partition 7 under the effect of the springs 22, leaving the cavities 5 free.
  • the radial pushers 19 When they pass successively to the point of extraction, the radial pushers 19 are subjected to a fixed cam 24 which acts on the inner end of the pushers located on the interior side of the annular partition 7. Successively, under the effect of the cam 24, the radial tappets 19 move radially against the springs 22 in a movement of going outward and back inward. During the outward movement, the radial pushers 19 radially push outwardly the corresponding metal slips L and extract the latter from the corresponding cavities 5.
  • the extraction means 18 comprise a nozzle 25 connected to a source of a pressurized gas and one end of which is located above and close to the annular partition 7, at the point of extraction, and is oriented towards the path of the cavities 5. Under the effect of the gas jet exiting from the nozzle 25, the slugs L are successively extracted from the cavities 5, radially outwards.
  • the plots L could be extracted under the effect of a blade placed across above the cavities 5 at the extraction location.
  • the pieces L extracted from the cavities 5 at the extraction site can be discharged by falling directly into a collecting container.
  • the duration of the stay of the plots L on the plate 3, between the feeding place and the extraction place is sufficient for the plots L to be sufficiently cooled and sufficiently solidified from their periphery.
  • the plate 3 comprises a peripheral annular flange 26 having an annular upper face 27 located at the periphery of the cavities 5, at the same level or slightly below the bottoms 6 of the cavities 5.
  • the annular upper face 27 may be radial or slightly tilted inward a few degrees.
  • the slips L successively extracted from the cavities 5 at the extraction location are placed successively on the upper face 27 of the annular collar 26 and are moved during the rotation of the plate 3.
  • the device 1 further comprises means 28 for evacuating the slips L placed on the collar 26, at an evacuation location located before the slips L reach the extraction location where they are extracted from the cavities 5 .
  • the evacuation means 28 comprise a deflection blade 29 which extends above and at a short distance from the peripheral annular flange 26.
  • the evacuation means 28 could comprise a nozzle producing a gas jet capable of evacuating the plots L.
  • the plate 3 could comprise several peripheral annular collars, radially successive, the slugs L passing from one collar to the other under the effect of successive means of evacuation.
  • another device 1A for manufacturing metal slugs comprises a movable metal support 2A consisting of a plurality of support elements 30 articulated with respect to each other, by means of transverse articulation axes 31, forming an endless chain carried by idler wheels 32 and 33 spaced horizontally and mounted on parallel transverse axles 32a and 33a, so that this endless chain has an upper strand 34 and a lower strand 35.
  • One of the axles 32a and 33a is connected to an electric or hydraulic rotary drive means so as to continuously drive the endless chain formed by the support elements 30.
  • the support members 30 comprise blocks in each of which is formed a cavity 36 open to the outside with respect to in the course of the endless chain.
  • the cavities 36 move on the same circumferential path and are identical.
  • the cavities 36 have a bottom 37 and are delimited by opposite side walls 38 and 39 and opposite transverse walls 40 and 41.
  • the end edges of the transverse walls 41 have flanges 42 able to come above the edges of end of transverse walls 40.
  • the adjacent transverse walls 40 and 41 of two successive support elements 30 bear on each other when the support elements 30 are located on the upper strand 34, the flanges 42 covering the end edges of the transverse walls 40.
  • the adjacent transverse walls 40 and 41 successively constitute sectioning walls 36a, separating the cavities 36.
  • the transverse walls 40 and 41 move apart forming spacing Vs.
  • the transverse walls 40 and 41 may be in contact or slightly apart, forming spacing Vs.
  • the device 1A comprises a supply means 43, equivalent to the extrusion supply means 9, capable of forming a continuous thread F of a molten metallic material flowing downward.
  • the feed means 43 is placed at a feed place above and at a distance from the upper strand 34, in a position such that the continuous thread F flows above the middle part of the path of the cavities 36. .
  • Device 1A operates as follows.
  • the metal pieces L formed take a rounded shape under the effect of the surface tensions, cool and solidify, at least in part, in contact with the plate 3 and the gas which surrounds them.
  • the device 1A can be equipped with means for cooling the support elements 30.
  • these cooling means can comprise one or more fixed nozzles (not shown) connected to a source (not shown) of a cooling gas, generating jets of cooling gas towards the support elements 30, for example over part of their path.
  • the formed metal pieces L are taken by the support elements 30 in translation along the upper strand 34, then in rotation on the return wheel 33.
  • the metal slugs L successively extract themselves from the cavities 36 under the effect of gravity and fall, for example, into a collecting container (not shown).
  • the quantity, in particular by weight, of metallic material constituting each piece L is a direct function of the flow speed and of the section of the thread F , of the linear displacement speed of the cavities 5 along the upper strand and the separation pitch of the sectioning walls formed by the adjacent transverse walls 40 and 41.
  • the pieces L formed contain the same amount of metallic material.
  • the devices 1 and 1A can be housed inside enclosures with a controlled atmosphere, neutral with respect to the metallic material used or under vacuum.
  • the gases which may be used to cool the supports 2 and 2A, the gases which may be used to cool the slips L during formation formed and the gases which may be used to remove the slugs L formed may be neutral with respect to the metallic material used. implemented.
  • the devices 1 and 1A can advantageously be used for the manufacture of metal slips L in metal glasses or in materials capable of forming metal glasses, in particular based on zirconium (Zr), magnesium (Mg), iron (Fe ), copper (Cu), aluminum (Al), palladium (Pd), platinum (Pt), titanium (Ti), cobalt (Co).
  • Zr zirconium
  • Mg magnesium
  • Fe iron
  • Cu copper
  • Al aluminum
  • Pd platinum
  • Pt platinum
  • Ti titanium
  • cobalt Co
  • the weight of the formed pieces L can be between one gram to twenty grams.

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Description

  • Des modes de réalisation de la présente invention concernent le domaine de la fabrication de lopins métalliques.
  • Il est précisé que l'appellation « lopins métalliques » s'applique à des masses métalliques destinées à être conformées, généralement à chaud, en vue de réaliser des objets ou pièces métalliques particulières, par exemple par injection, forgeage, matriçage, moulage ou autres, et se présentant notamment sous la forme de pastilles, de galets ou de billes.
  • Il est également précisé que l'appellation « matières métalliques » s'applique à des métaux ou des alliages métalliques, quels que soient leurs compositions et leurs états.
  • Il est également précisé que l'appellation « verres métalliques » s'applique à des matières métalliques qui ne sont pas cristallines et s'applique également à des matières métalliques qui sont partiellement cristallines et qui, donc, contiennent une fraction massique ou volumique de cristaux, généralement inférieure à 50%.
  • Il est connu de fabriquer des lopins métalliques par extrusion d'une matière métallique en fusion contenue dans un creuset, au travers d'un orifice d'extrusion aménagé au travers du fond d'un creuset.
  • Selon une méthode d'extrusion décrite par exemple dans les brevets US 2 595 780 et EP 0 136 866 , le métal ou l'alliage métallique en fusion qui sort de l'orifice d'extrusion se segmente naturellement par perlage.
  • Selon une autre méthode d'extrusion décrite dans le brevet WO 2013/141879 , le métal ou l'alliage métallique en fusion s'écoule par gravité depuis l'orifice d'extrusion en formant un filet qui est segmenté sous l'effet d'un champ magnétique.
  • Puis, les lopins métalliques qui tombent sont refroidis par le gaz ambiant et/ou lors de leur pénétration dans un liquide de refroidissement.
  • Les méthodes d'extrusion ci-dessus peuvent être en particulier appliquées à la fabrication de lopins en verres métalliques de petites dimensions, généralement ne dépassant pas des dimensions millimétriques lorsqu'ils sont refroidis dans un gaz et de plus grandes dimensions lorsqu'ils sont refroidis dans un liquide. Lorsqu'ils sont refroidis dans un liquide, il existe un problème de pollution du matériau constituant les lopins par le liquide.
  • Le brevet US 2009/0308560 décrit un dispositif de moulage qui comprend une pluralité de godets de moulage disposés sur une circonférence et déplacés en rotation et une gouttière pour déverser le métal liquide dans successivement les godets lors du déplacement en rotation des godets le long de cette circonférence. Les pièces formées sont extraites par basculement successifs vers le bas des godets.
  • Le brevet FR 2 290 266 décrit un dispositif de moulage qui comprend une chaîne sans fin pourvue de plaques s'étendant vers l'extérieur. Le long d'un parcours supérieur, les plaques sont rapprochées et forment entre elles des cavités de moulage, qui sont successivement remplies d'un métal liquide depuis un bec verseur d'une cuve basculante. Les pièces formées sont évacuées à une extrémité de renversement de la chaîne sans fin, lorsque les plaques s'écartent les unes des autres.
  • Néanmoins, il subsiste toujours des difficultés pour l'obtention de lopins métalliques dont le volume soit calibré avec précision et qui ne soient pas dégradés ou pollués, en particulier lorsqu'il s'agit d'obtenir des lopins en verres métalliques, ces difficultés étant considérablement accrues lorsque les lopins métalliques à obtenir doivent présenter des volumes plus importants, par exemple de l'ordre de quelques millimètres cube à quelques centimètres cube.
  • Il est proposé un dispositif de fabrication de lopins métalliques tel que décrit dans la revendication annexée 1,
  • Ainsi, la quantité de matériau constituant les lopins peut être maîtrisée et les lopins peuvent être refroidis au contact du plateau.
  • Le support mobile comprend un plateau rotatif, lesdites cavités étant formées sur une zone annulaire de ce plateau.
  • Le dispositif peut comprendre des moyens d'évacuation aptes à évacuer des cavités les lopins métalliques formés.
  • Lesdits moyens d'évacuation peuvent comprendre des poussoirs montés sur le plateau et une came d'actionnement de ces poussoirs.
  • Lesdits moyens d'évacuation peuvent comprendre au moins une buse apte à générer un jet de gaz.
  • Lesdits moyens d'évacuation peuvent comprendre une lame de déviation.
  • Le plateau peut comprendre au moins une collerette annulaire périphérique présentant une face supérieure apte à recevoir les lopins extraits des cavités.
  • Le dispositif peut comprendre des moyens d'évacuation des lopins disposés sur ladite collerette.
  • Lesdites cavités présentent respectivement un fond et sont délimitées intérieurement par une cloison annulaire commune en saillie vers le haut et circonférentiellement par des murets de sectionnement qui les séparent, ces murets de sectionnement s'étendent dans la direction de l'axe de rotation vers le haut depuis les fonds et radialement vers l'extérieur depuis la cloison annulaire commune, de sorte que les cavités sont ouvertes vers le haut et radialement vers l'extérieur, à l'opposé de la cloison annulaire commune et sont de formes équivalentes.
  • Le dispositif peut comprendre des moyens d'évacuation aptes à évacuer des cavités, radialement vers l'extérieur, les lopins métalliques formés.
  • Les fonds des cavités peuvent s'étendre dans un même plan approximativement radial, les bords supérieurs des murets de sectionnement pouvant s'étendre dans un même plan radial et les murets de sectionnement pouvant être répartis selon des pas circonférentiels égaux.
  • Les fonds des cavités peuvent être inclinés en direction de la cloison annulaire commune.
  • Dans un mode de réalisation non revendiqué, le support mobile peut comprendre une pluralité d'éléments de support reliés les uns aux autres de façon articulée, en formant une chaîne sans fin présentant un brin supérieur, lesdits éléments de support présentant au moins une cavité, le moyen d'alimentation étant placé au-dessus d'un endroit du parcours dudit brin supérieur.
  • Ledit moyen de pression peut comprendre un piston.
  • Ledit moyen de pression peut comprendre un gaz sous pression.
  • Le dispositif peut comprendre des moyens de refroidissement dudit support mobile.
  • Le dispositif peut être installé dans une enceinte sous vide ou contenant un gaz neutre.
  • Le métal peut être apte à former un verre métallique au moins partiellement amorphe.
  • Il est également proposé un procédé de fabrication de lopins métallique tel que décrit dans la revendication annexée 14.
  • Des dispositifs de fabrication de lopins métalliques vont maintenant être décrits à titre d'exemples de réalisation non limitatifs, illustrés par le dessin annexé dans lequel :
    • la figure 1 représente une vue partielle en perspective d'un dispositif de fabrication de lopins métalliques, dans une situation ;
    • la figure 2 représente une vue en perspective et en coupe du dispositif de la figure 1, incluant un moyen d'éjection ;
    • la figure 3 représente une vue en perspective et en coupe d'un détail du dispositif de la figure 1, incluant un autre moyen d'éjection ;
    • la figure 4 représente une vue partielle en perspective du dispositif de la figure 1, dans une autre situation ; et
    • la figure 5 représente une vue en perspective d'un autre dispositif de fabrication de lopins métallique.
  • Selon un exemple de réalisation illustré sur les figures 1 à 4, un dispositif 1 de fabrication de lopins métalliques, comprend un support mobile métallique 2 constitué par un plateau circulaire radial rotatif 3 porté par un arbre vertical 4 et s'étendant radialement à cet arbre.
  • L'arbre 4 est relié à un moyen d'entraînement (non représenté) électrique ou hydraulique pour entraîner en rotation le plateau 2 à une vitesse de rotation contrôlée.
  • Sur une zone annulaire du plateau 3 est aménagée une pluralité de cavités 5 de sorte que les cavités 5 se déplacent sur un parcours annulaire ou circulaire lorsque le plateau 3 tourne.
  • Les cavités 5 présentent respectivement un fond 6 et sont délimitées intérieurement par une cloison annulaire commune 7 en saillie vers le haut et circonférentiellement par des murets de sectionnement 8 qui les séparent, ces murets de sectionnement s'étendant dans la direction de l'axe de rotation vers le haut depuis les fonds 6 et radialement vers l'extérieur depuis la cloison annulaire commune 7.
  • Les bords supérieurs des murets de sectionnement 8 s'étendent dans un même plan radial.
  • Selon une configuration illustrée sur les figures 1 à 3, les fonds 6 des cavités 5 s'étendent approximativement dans un plan même radial.
  • Selon une autre configuration illustrée sur la figure 4, les fonds 6 des cavités 5 sont en forme de gouttières radiales situées au-dessus et adjacentes à un plan même radial.
  • Néanmoins, les fonds 6 des cavités 5 peuvent être légèrement inclinés de quelques degrés en direction de la cloison annulaire commune 7.
  • Ainsi, les cavités 5 sont ouvertes vers le haut et radialement vers l'extérieur, à l'opposé de la cloison annulaire commune 7 et sont de formes équivalentes.
  • Avantageusement, les murets de sectionnement 8 sont répartis selon des pas circonférentiels égaux, de sorte que les cavités 5 sont identiques.
  • La partie supérieure des murets de sectionnement 8 est de faible épaisseur, voire appointée et/ou dentelée, de façon à être apte à produire un effet de sectionnement (cisaillement) comme on le décrira plus loin.
  • Le dispositif 1 comprend un moyen d'alimentation 9 placé au-dessus d'un endroit du parcours annulaire des cavités 5.
  • Le moyen d'alimentation 9 comprend un creuset 10 qui comprend une paroi cylindrique verticale 11 et un fond radial inférieur 12 pourvu, par exemple en son milieu, d'un orifice traversant d'extrusion 13 qui est situé radialement approximativement au milieu du parcours annulaire des cavités 5.
  • Dans le creuset 10 peut être engagé un piston 14 dont la tige supérieure 15 est reliée à un moyen d'entraînement en translation verticale (non représenté).
  • Le creuset 10 est équipé d'un moyen de chauffage 16, constitué par exemple par des spires d'induction 17 qui entourent la paroi cylindrique 11.
  • Le dispositif 1 fonctionne de la manière suivante.
  • On dépose dans le creuset 10 des morceaux d'une matière métallique M, telle qu'un métal, plusieurs métaux ou un alliage métallique.
  • On engage le piston 14 dans le creuset 10.
  • Sous l'effet du moyen de chauffage 16, on chauffe la matière métallique jusqu'à mettre cette matière en fusion, au moins partiellement.
  • On met en rotation continue le plateau 3.
  • Sous l'effet du piston 14, on exerce une pression sur la face supérieure de la matière métallique M contenue dans le creuset 10. Ce faisant, la matière métallique en fusion est extrudée au travers de l'orifice d'extrusion 13 du creuset 10 et s'écoule vers le bas sous l'effet de la gravité, sous la forme d'un filet continu F de matière métallique en fusion. Selon une variante de réalisation, le piston 14 pourrait être remplacé par un gaz exerçant une pression sur la surface libre du métal dans le creuset 10.
  • Lorsqu'il atteint le parcours des cavités 5 en mouvement continu, au fur et à mesure de l'écoulement, progressivement et successivement, Le filet F de matière métallique en fusion pénètre dans les cavités 5 et est alors divisé ou segmenté, sous l'effet des murets de sectionnement 8, pour former des lopins métalliques L qui prennent place sur les fonds 6 des cavités 5, en étant éventuellement en contact avec les portions correspondantes de la cloison annulaire 7 et les murets de sectionnement 8 correspondants.
  • Après quoi, les lopins métalliques L formés, qui sont emmenés par le plateau 3 en rotation, prennent une forme arrondie sous l'effet des tensions de surface, se refroidissent et se solidifient au contact du plateau 3. Dans le cas où le dispositif 1 est dans un gaz, ce gaz peut contribuer au refroidissement.
  • Le plateau 3 peut être pourvu de canaux (non représenté) reliés par un joint tournant à une source (non représentée) d'un fluide de refroidissement.
  • Il résulte de ce qui précède que la quantité, notamment en poids, de matière métallique constituant chaque lopin L est directement fonction de la vitesse d'écoulement et de la section du filet F, de la vitesse de déplacement circonférentielle des cavités 5 et du pas circonférentiel de séparation des murets de sectionnement 8.
  • Dans la mesure où la vitesse de déplacement circonférentielle des cavités 5 est constante, correspondant à une vitesse de rotation constante du plateau 3, et dans la mesure où la vitesse d'écoulement et la section du filet F sont constantes, alors les lopins L formés comportent la même quantité de matière métallique.
  • Le dispositif 1 comprend également des moyens d'extraction 18 aptes à extraire des cavités 5 les lopins métalliques L, solidifiés au moins à leur périphérie, à un endroit d'extraction situé avant que les lopins L n'atteignent l'endroit où se trouve formé le filet F de matière métallique en fusion, issu du creuset 10.
  • Selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 2, les moyens d'extraction 18 comprennent une pluralité de poussoirs radiaux 19 qui s'étendent au travers de passages radiaux 20 aménagés au travers des portions de la cloison annulaire commune 7 correspondant aux cavités 5. Les poussoirs radiaux 19 présentent des épaulements 21 situés du côté des cavités 5 et sont soumis à des ressorts 22 du côté intérieur de la cloison annulaire 7.
  • Hormis à l'endroit d'extraction, les poussoirs occupent une position rétractée vers l'intérieur, dans laquelle les épaulements 21 sont engagés dans des évidements 23 de la cloison annulaire 7 sous l'effet des ressorts 22, laissant libres les cavités 5.
  • Lorsqu'ils passent successivement à l'endroit d'extraction, les poussoirs radiaux 19 sont soumis à une came fixe 24 qui agit sur l'extrémité intérieure des poussoirs située du côté intérieur de la cloison annulaire 7. Successivement, sous l'effet de la came 24, les poussoirs radiaux 19 se déplacent radialement à l'encontre des ressorts 22 en un mouvement d'aller vers l'extérieur et de retour vers l'intérieur. Lors du mouvement d'aller vers l'extérieur, les poussoirs radiaux 19 poussent radialement vers l'extérieur les lopins métalliques L correspondants et extraient ces derniers des cavités 5 correspondantes.
  • Selon une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 3, les moyens d'extraction 18 comprennent une buse 25 reliée à une source d'un gaz sous pression et dont une extrémité est située au-dessus et à proximité de la cloison annulaire 7, à l'endroit d'extraction, et est orientée vers le parcours des cavités 5. Sous l'effet du jet de gaz sortant de la buse 25, les lopins L sont successivement extraits des cavités 5, radialement vers l'extérieur.
  • Selon une autre variante de réalisation, dans la mesure où les lopins L dépassent vers le haut, les lopins L pourraient être extraits sous l'effet d'une lame placée en travers au-dessus des cavités 5 à l'endroit d'extraction.
  • Les lopins L extraits des cavités 5 à l'endroit d'extraction, peuvent être évacués en tombant directement dans un récipient de récupération. Dans ce cas, la durée du séjour des lopins L sur le plateau 3, entre l'endroit d'alimentation et l'endroit d'extraction est suffisante pour que les lopins L soient suffisamment refroidis et suffisamment solidifiés depuis leur périphérie.
  • Néanmoins, il peut être avantageux d'augmenter la durée de séjour des lopins L sur le plateau 3, pour que les lopins L soient suffisamment refroidis et suffisamment solidifiés avant leur évacuation.
  • Pour cela, le plateau 3 comprend une collerette annulaire périphérique 26 présentant une face supérieure annulaire 27 située à la périphérie des cavités 5, au même niveau ou légèrement au-dessous des fonds 6 des cavités 5. La face supérieure annulaire 27 peut être radiale ou légèrement inclinée vers l'intérieur de quelques degrés.
  • Les lopins L extraits successivement des cavités 5 à l'endroit d'extraction se placent successivement sur la face supérieure 27 de la collerette annulaire 26 et sont déplacés lors de la rotation du plateau 3.
  • Selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 4, le dispositif 1 comprend en outre des moyens d'évacuation 28 des lopins L placés sur la collerette 26, en un endroit d'évacuation situé avant que les lopins L n'atteignent l'endroit d'extraction où ils sont extraits des cavités 5.
  • Les moyens d'évacuation 28 comprennent une lame de déviation 29 qui s'étend au-dessus et à faible distance de la collerette annulaire périphérique 26.
  • Lorsque les lopins L rencontrent la lame de déviation 29, ils sont déviés radialement vers l'extérieur au fur et à mesure de la rotation du plateau 3 et sont évacués. Les lopins L évacués tombent par exemple dans un récipient de récupération.
  • Selon une autre variante de réalisation, les moyens d'évacuation 28 pourraient comprendre une buse produisant un jet de gaz apte à évacuer les lopins L.
  • Selon une autre variante de réalisation, pour augmenter encore la durée de séjour des lopins L sur le plateau 3, le plateau 3 pourrait comprendre plusieurs collerettes annulaires périphériques, radialement successives, les lopins L passant d'une collerette à l'autre sous l'effet de moyens d'évacuation successifs.
  • Selon un exemple de réalisation n'appartenant pas au champ d'application des revendications et illustré sur la figure 5, un autre dispositif 1A de fabrication de lopins métalliques, comprend un support mobile métallique 2A constitué par une pluralité d'éléments de support 30 articulés les uns par rapport aux autres, par l'intermédiaire d'axes d'articulation transversaux 31, en formant une chaîne sans fin portée par des roues de renvoi 32 et 33 espacées horizontalement et montées sur des axes transversaux parallèles 32a et 33a, de sorte que cette chaîne sans fin présente un brin supérieur 34 et un brin inférieur 35. L'un des axes 32a et 33a est relié à un moyen d'entraînement en rotation électrique ou hydraulique de façon à entraîner en continu la chaîne sans fin constituée par les éléments de support 30.
  • Les éléments de support 30 comprennent des blocs dans chacun desquels est formée une cavité 36 ouverte vers l'extérieur par rapport au parcours de la chaîne sans fin. Les cavités 36 se déplacent sur un même parcours circonférentiel et sont identiques.
  • Les cavités 36 présentent un fond 37 et sont délimitées par des parois latérales opposées 38 et 39 et des parois transversales opposées 40 et 41. Les bords d'extrémité des parois transversales 41 présentent des rebords 42 aptes à venir au-dessus des bords d'extrémité des parois transversales 40.
  • Les parois transversales 40 et 41 adjacentes de deux éléments de support 30 successifs sont en appui l'une sur l'autre lorsque les éléments de supports 30 sont situés sur le brin supérieur 34, les rebords 42 recouvrant les bords d'extrémité des parois transversales 40. Les parois transversales adjacentes accolées 40 et 41 constituent successivement des murets de sectionnement 36a, séparant les cavités 36.
  • Lorsque les éléments de supports 30 contournent les roues de renvoi 32 et 33, les parois transversales 40 et 41 s'écartent en formant des V d'espacement. Lorsque les éléments de supports 30 sont situés sur le brin inférieur 35, les parois transversales 40 et 41 peuvent être en contact ou légèrement écartées en formant des V d'espacement.
  • Le dispositif 1A comprend un moyen d'alimentation 43, équivalent au moyen d'alimentation par extrusion 9, apte à former un filet continu F d'une matière métallique en fusion s'écoulant vers le bas. Le moyen d'alimentation 43 est placé à un endroit d'alimentation situé au-dessus et à distance du brin supérieur 34, dans une position telle que le filet continu F s'écoule au-dessus de la partie médiane du parcours des cavités 36.
  • Le dispositif 1A fonctionne de la manière suivante.
  • De façon équivalente à l'exemple de réalisation précédent, lorsque le filet continu F de matière métallique en fusion, issu du dispositif d'alimentation 43, atteint le parcours des cavités 36 des éléments de support 30 en mouvement continu rectiligne le long du brin supérieur 34, progressivement et successivement, le filet continu F de matière métallique en fusion pénètre dans les cavités 36 et est divisé ou segmenté, sous l'effet des bords supérieurs des murets de sectionnement 36a constitués par les bords supérieurs des parois transversales 40 pourvues des rebords 42, pour former des lopins métalliques L qui prennent place sur les fonds 37 des cavités 36 correspondantes, en étant éventuellement en contact avec les parois 38, 39, 40 et 41.
  • Après quoi, les lopins métalliques L formés prennent une forme arrondie sous l'effet des tensions de surface, se refroidissent et se solidifient, au moins en partie, au contact du plateau 3 et du gaz qui les environne.
  • Le dispositif 1A peut être équipé de moyens de refroidissement des éléments de support 30. Par exemple, ces moyens de refroidissement peuvent comprendre une ou plusieurs buses fixes (non représentées) reliées à une source (non représentée) d'un gaz de refroidissement, générant des jets de gaz de refroidissement vers les éléments de support 30, par exemple sur une partie de leur parcours.
  • Les lopins métalliques L formés sont emmenés par les éléments de support 30 en translation le long du brin supérieur 34, puis en rotation sur la roue de renvoi 33.
  • Au cours du renversement des éléments de support 30 sur la roue de renvoi 33, les lopins métalliques L s'extraient successivement des cavités 36 sous l'effet de la gravité et tombent par exemple dans un récipient de récupération (non représenté).
  • Il résulte de ce qui précède que la quantité, notamment en poids, de matière métallique constituant chaque lopin L est directement fonction de la vitesse d'écoulement et de la section du filet F, de la vitesse de déplacement linéaire des cavités 5 le long du brin supérieur et du pas de séparation des murets de sectionnement constitués par les parois transversales adjacentes 40 et 41.
  • Dans la mesure où la vitesse de déplacement linéaire des cavités 36 est constante, correspondant à une vitesse de rotation constante de la roue de renvoi 32 et 33, et dans la mesure où la vitesse d'écoulement et la section du filet F sont constantes, alors, les lopins L formés comportent la même quantité de matière métallique.
  • Les dispositifs 1 et 1A peuvent être logés à l'intérieur d'enceintes à atmosphère contrôlée, neutre vis-à-vis de la matière métallique mise en œuvre ou sous vide. Les gaz éventuellement utilisés pour refroidir les supports 2 et 2A, les gaz éventuellement utilisés pour refroidir les lopins L en cours de formation formés et les gaz éventuellement utilisés pour évacuer les lopins L formés peuvent être neutres vis-à-vis de la matière métallique mise en œuvre.
  • Les dispositifs 1 et 1A peuvent avantageusement être utilisés pour la fabrication de lopins métalliques L en verres métalliques ou en des matières aptes à former des verres métalliques, en particulier à base de zirconium (Zr), de magnésium (Mg), de fer (Fe), de cuivre (Cu), d'aluminium (Al), de palladium (Pd), de platine (Pt), de titane (Ti), de cobalt (Co). Par exemple, le poids des lopins L formés peut être compris entre un gramme à vingt grammes.

Claims (14)

  1. Dispositif de fabrication de lopins métalliques, comprenant :
    un support mobile (1, 1A) présentant une pluralité de cavités (5, 36) séparées par des murets de sectionnement (8, 36a), de sorte que les cavités se déplacent sur un parcours, le support mobile comprenant un plateau rotatif (3), lesdites cavités (5) étant formées sur une zone annulaire de ce plateau, et
    un moyen d'alimentation (9, 43) placé au-dessus d'un endroit dudit parcours et apte à former un filet de métal en fusion (F), s'écoulant sous l'effet de la gravité, de sorte que lors du mouvement continu du support mobile, le filet continu de métal en fusion issu du moyen d'alimentation est divisé ou fragmenté en lopins (L) formés successivement dans lesdites cavités, sous l'effet desdits murets de sectionnement ;
    dans lequel le moyen d'alimentation comprend un creuset (11) apte à recevoir la matière métallique et pourvu d'au moins un orifice inférieur d'extrusion (13), un moyen de chauffage (16) de la matière métallique contenue dans le creuset,
    et caractérisé en ce que :
    le moyen d'alimentation comprend en outre un moyen de pression (14) agissant sur la surface du métal contenu dans le creuset, et
    lesdites cavités (5) présentent respectivement un fond (6) et sont délimitées intérieurement par une cloison annulaire commune (7) en saillie vers le haut et circonférentiellement par des murets de sectionnement (8) qui les séparent, ces murets de sectionnement s'étendant dans la direction de l'axe de rotation vers le haut depuis les fonds (6) et radialement vers l'extérieur depuis la cloison annulaire commune (7), de sorte que les cavités (5) sont ouvertes vers le haut et radialement vers l'extérieur, à l'opposé de la cloison annulaire commune (7) et sont de formes équivalentes.
  2. Dispositif selon la revendication précédente, comprenant des moyens d'évacuation (18, 28) aptes à évacuer des cavités les lopins métalliques formés.
  3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens d'évacuation (18) comprennent des poussoirs (19) montés sur le plateau et une came (24) d'actionnement de ces poussoirs.
  4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'évacuation (18) comprennent au moins une buse apte à générer un jet de gaz.
  5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'évacuation (28) comprennent une lame de déviation (29).
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le plateau comprend au moins une collerette annulaire périphérique (26) présentant une face supérieure (27) apte à recevoir les lopins extraits des cavités.
  7. Dispositif selon la revendication précédente, comprenant des moyens d'évacuation (28) des lopins disposés sur ladite collerette.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens d'évacuation (18, 28) aptes à évacuer des cavités, radialement vers l'extérieur, les lopins métalliques formés.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fonds (6) des cavités (5) s'étendent dans un même plan radial, les bords supérieurs des murets de sectionnement (8) s'étendent dans un même plan radial et les murets de sectionnement (8) sont répartis selon des pas circonférentiels égaux.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fonds (6) des cavités (5) sont inclinés en direction de la cloison annulaire commune (7).
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de pression comprend un piston (14).
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de pression comprend un gaz sous pression.
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de refroidissement dudit support mobile.
  14. Procédé de fabrication de lopins métalliques comprenant :
    former un filet continu (F) de matière métallique en fusion, au travers d'au moins un orifice inférieur d'extrusion (13) d'un creuset (11) contenant la matière métallique et sous l'effet d'un moyen de pression (14) agissant sur la surface du métal contenu dans le creuset ;
    laisser couler le filet de métal en fusion, sous l'effet de la gravité, au-dessus d'un parcours sur lequel se déplacent en continu des cavités (5, 36) d'un support mobile (1, 1A), séparées par des murets de sectionnement (8, 36a), de sorte que le filet de métal en fusion est divisé ou fragmenté en lopins (L) formés successivement dans lesdites cavités, sous l'effet desdits murets de sectionnement, le support mobile comprenant un plateau rotatif (3), lesdites cavités (5) étant formées sur une zone annulaire de ce plateau, et lesdites cavités (5) présentant respectivement un fond (6) et étant délimitées intérieurement par une cloison annulaire commune (7) en saillie vers le haut et circonférentiellement par des murets de sectionnement (8) qui les séparent, ces murets de sectionnement s'étendant dans la direction de l'axe de rotation vers le haut depuis les fonds (6) et radialement vers l'extérieur depuis la cloison annulaire commune (7), de sorte que les cavités (5) sont ouvertes vers le haut et radialement vers l'extérieur, à l'opposé de la cloison annulaire commune (7) et sont de formes équivalentes.
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