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Procédé de fabrication d'objets métalliques de faible épaisseur et objets obtenus suivant ce procédé.
Certains objets métalliques et notamment les objets métalliques creux sont actuellement fabriqués sui- vant deux procédés bien distincts,,
Suivant un premier procédé, on coule l'objet mé- tallique en une seule venue de fonte et on réalise ainsi un objet en métal fondu,
Suivant un deuxième procédé, on fabrique l'objet à l'aide de produits métalliques laminés, c'est-à-dire ayant subi, dans des formes entièrement différentes de la
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forme définitive, des façonnages préalables, tels que la- minage, forgeage, étirage, emboutissage ou pliage. On réalise ainsi un objet qui est en tout ou partie composé de tôles et de profilés.
Les deux procédés de fabrication ci-dessus défi- nis qui sont nettement différents l'un de l'autre et pré- sentent aussi certains avantages, présentent néanmoins de nombreux inconvénients vis-à-vis du nouveau procédé de fabrication faisant l'objet de la présente invention,qui a pour but notamment de rassembler les avantages de ces deux procédés en évitant leurs inconvénients.
L'invention concerne d'abord un procédé de fa- brication d'objets métalliques de faible épaisseur, carac- térisé par ce qu'on coule séparément par les procédés ha- bituels et suivant les règles de l'art, les divers élé- ments d'un même objet sous faible épaisseur, puis on as- semble ces éléments les uns aux autres par une matière de soudure pour constituer l'objet définitif, ce qui permet de donner à chaque élément une épaisseur faible et de le couler dans un moule de dimensions restreintes. L'ob- jet définitif présente,un poids comparable à celui d'un objet semblable fabriqué à l'aide de produits métalliques préalablement laminés,forgés, étirés, emboutis, pliés, et assemblés, c'est-à-dire composé de tôles et de profilés.
Cet objet métallique présente de préférence dans ses di- vers éléments une épaisseur sensiblement constante.
Suivant un mode de réalisation de ce procédé et pour ne pas souder les éléments bord à bord, on munit ces éléments de nervures marginales dans le but de faciliter l'assemblage des éléments entre eux.
Le procédé ainsi défini présente de nombreux avantages sur les procédés de fabrication actuels et rap- pelés ci-dessus ; principaux avantages sont les suivants :
1 ) les éléments d'un même objet étant de
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dimensions réduites, leur fabrication ne nécessite pas de modèles compliqués ou coûteux, ni de moules encombrants, comme c'est le cas lorsqu'il s'agit de couler en une seu- le venue des objets de grandes dimensions.
2 ) les éléments d'un même objet étant moulés, il est possible de leur donner des formes qu'on ne pour- rait pas produire, du moins d'une façon économique, à l'aide de tôles et de profilés, en raison des outillages coûteux que nécessitent les façonnages de ces produits, outillages qui sont d'autant plus onéreux que le nombre d'objets à fabriquer est plus réduit.
3 ) les éléments d'un même objet étant coulés, il est possible de donner une épaisseur légèrement supé- ri'eure aux points qui doivent supporter une grande fati- gue, notamment dans le cas d'une paroi dont les bords se- raient plus minces que le centre, ce qui n'est pas réali- sable, lorsque les éléments sont en tôles ou en profilés.
4 ) les éléments étant coulés sous une épais- seur mince lors de la coulée du métal dans le moule, les deux zones superficielles de solidification rapide sont contigües . on obtient par suite une matière métallique ayant une texture serrée et exempte de défauts tels que . crevasses, pailles, etc... qui sont inhérents aux pro- duits laminés, ou tels que , soufflure, retassures, etc.. qui sont inhérents aux objets coulés d'une seule venue, dont les épaisseurs ne peuvent pas être absolument uni- formes, tous défauts qui sont fréquents dans un cas com- me dans l'autre, surtout lorsqu'il s'agit d'alliages con- tenant du nickel et du chrome.
L'invention s'étend aussi à une variante du procédé précédent caractérisée par ce qu'on coule les divers éléments de l'objet de telle manière que ces élé- ments présentent un prolongement disposé dans le plan de l'élément adjacent ou dans un plan parallèle et contigu à l'élément adjacent, cet élément adjacent se raccordant
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sur ce.prolongement,
Suivant un mode de réalisation du procédé pré- cédent, on coule séparément les divers éléments d'un même objet de manière à obtenir des ondulations sur tout ou partie de sa surface, de telle sorte que, lors de l'assem- blage des éléments pour former l'objet définitif et ensui- te lors de l'emploi de celui-ci, les ondulations s'oppo- sent à la déformation de ces éléments et par suite aux efforts qui peuvent se développer sur la soudure,
ce qui augmente encore la rigidité de l'assemblage entre deux éléments adjacents.
L'invention s'étend non seulement aux procédés ci-dessus mais aussi aux produits obtenus suivant ces procédés.
Ces objets peuvent appartenir aux catégories les plus variées :
Objets en tous genres, en acier, en bronze, en nickel, en fonte de fer, en alliages divers;
Objets en métal ou alliages devant résister à la corrosion chimique aux hautes températures et notam - ment :
Récipients pour la cémentation, cuves, boites, pots, tubes, etc..
Récipient pour le recuit ;
Ustensiles pour traitements thermiques, plateaux et paniers à tremper, pelles, fourches, etc....
Mouffles et éléments de socles métalliques pour fours ;
Pièces métalliques des mécanismes de fours ;
Récipients divers pour l'industrie chimique ;
Outillages divers pour l'industrie chimique ; etc.........
Les objets ainsi fabriqués conformément à l'in- vention présentent les avantages suivants :
Ils sont plus légers que les objets de mêmes
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dimensions qui seraient coulés d'une seule venue et dont les épaisseurs seraient conditionnées par des possibilités de moulage et de coulée. Etant plus légers, ils sont plus maniables et leur prix de revient est diminué, sur- tout lorsque le prix de la matière métallique elle-même est élevé, ce qui est le cas des métaux ou alliages capa- bles de résister aux hautes températures ou à la corro- sion chimique.
Ils peuvent être plus rigides que les objets de mêmes dimensions et de même poids qui seraient compo- sés de tôles et de profilés, car il est possible de don- ner à la matière métallique une composition qui ne per- mettrait pas aisément le laminage d'un lingot et autres façonnages nécessaires à la fabrication de tôles et de profilés,
En outre, et lorsqu'il s'agit d'objets devant subir des changements répétés de température, ils présen- tent les avantages suivants : Ils se déforment moins ra- pidement que les objets composés de tôles et de profilés qui nécessairement sont malléables,ont tendance à tra- vailler, à se gondoler et dont les soudures se rompent aisément.
Ils se déforment moins rapidement que les objets coulés d'une seule venue en raison même de leur moindre épaisseur, car les déformations résiduelles qui subsistent après chaque échauffement suivi de refroidissement sont proportionnelles à la lenteur d'échange de 'température d'u- ne face à l'autre d'une même parole c'est-à-dire à l'épais- seur de cette paroi, ce qui est particulièrement important lorsqu'il s'agit d'alliages contenant de fortes propor- tions de nickel et de chrome ayant des coefficients de conductibilité thermique relativement faibles.
Il est à signaler que les feuilles métalliques coulées, dont il est fait usage dans le procédé objet de l'invention, peuvent être parfois découpées, cisaillées,
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même cintrées, lorsqu'il est nécessaire.
Des objets fabriqués suivant les procédés con- formes à l'invention sont représentés à titre d'exemple sur le dessin ci-joint dans lequel :
La fig. 1 est une vue en perspective d'une cuve à cémentation montrant un mode d'application de l'inven- tion.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes suivant les li- gnes 2-2 et 3-3 de la fig. 1.
'Les fig. 4, 5 et 6 sont des vues en perspective du fond et de deux des côtés de la cuve.
La fig. 7 est une vue en perspective d!une pa- roi latérale d'une cuve composée d'une pluralité de piè- ces coulées' et assemblées l'une à l'autre.
La fig. 8 est une section suivant la ligne 8-8 de la fig. 7.
La fig. 9 est une vue en perspective d'un élé- ment de la paroi latérale représentée sur la fig. 7.
La fig. 10 est une vue en perspective d'une cu- ve cylindrique.
La fig. 11 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig. 10.
La fig. 12 est une vue en perspective d'une au- tre cuve à cémenter conforme à l'invention.
La fig. 13 est une vue par dessous de la cuve de la fig. 12.
La fig. 14 est une coupe transversale suivant la ligne 14-14 de la fig. 13.
La fig. 15 est une vue en plan de la cuve de la fig. 12.
La fig. 16 est une vue en plan d'une autre cuve à cémenter conforme à l'invention.
La fig. 17 est une vue en plan d'un angle d'u- ne cuve suivant une.variante de l'invention.
La fig. 18 est une vue en plan d'un angle de
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la cuve suivant une autre variante.
La fig. 19 est une vue par dessus du fond d'u- ne autre cuve suivant l'invention,
La fig. 20 est une coupe de ce fond suivant la ligne 20-20 de la fig, 19.
La fig, 21 est une vue en plan d'une autre cuve présentant le fond des figures 19 et 20.
Les fig. 22, 23 et 24 montrent d'autres modes de raccordement des angles d'une cuve présentant par exemple des pieds rapportés comme celle des fig. 19 et
20.
La fig. 25 est une élévation avec coupe longi- tudinale partielle d'un moufle conforme à l'invention.
La fig. 26 montre le raccordement de deux élé- ments adjacents de ce moufle.
Les fig. 27 et 28 sont respectivement une élé- vation et une vue en plan d'un plateau à tremper conforme à l'invention,
La fig. 29 est une coupe transversale partiel- le de ce plateau suivant la ligne 29-29 de la fig, 28.
La cuve de cémentation représentée sur les fig. de 1 à 6 se compose d'un fond 2; deux parois opposées 4 et deux parois opposées 6 ; de ces parois est coulée d'une seule pièce en métal ou en alliage convena- ble. Le fond est muni d'un rebord marginal 8 ; bords verticaux des parois 4 sont munis de nervures 10 tournées vers l'intérieur et ces parois, ainsi que les parois 6, sont munies à leurs bords supérieurs de nervu- res 11, tournées vers l'extérieur,
En assemblant les parties de la cuve, les bords inférieurs des parois 4 et 6 sont posés sur le fond 2 le long de la nervure marginale 8 et les bords verticaux des parois 6 s'encastrent à l'intérieur des parois 4 et sont posés le long de la face interne des nervures verti- cales 10.
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Quand les parties sont ainsi assemblées, on ap- plique une soudure indiquée par 12 pour faire le raccor- dement dans les recoins formés par les nervures marginales
8 du fond et les parties adjacentes des parois latérales,' ainsi que dans les recoins formés par les nervures verti- cales 10 et les parties adjacentes des parois latérales 6.
Les coins supérieurs de la cuve formés par les nervures 11 sont soudés également convenablement.
Il est apparent que par cette construction, on obtient une cuve extrêmement résistante et rigide ; nervures 8 et 10 renforcent non seulement les angles de la cuve, mais forment également un épaulement pour re- cevoir la soudure de telle sorte qu'il n'y a aucun danger que cette soudure puisse être brisée ou cassée quand on se sert de la cuve.
La nervure supérieure ou rebord 11 renforce efficacement ce bord et évite sa rupture par la chaleur.
Quand on veut couler les parois, le modèle peut être constitué simplement par un morceau de' tôle sur le- quel sont fixées des bandes qui assurent la formation des nervures sur lesdites parois quand on les coule.
On a trouvé qu'en employant un alliage résistant à la chaleur, la paroi peut être d'une épaisseur de 5 m/m seulement et qu'une paroi de 3 m/m seulement donne déjà dans la plupart des cas la rigidité nécessaire.
En faisant ces parois de la cuve en feuilles minces coulées, il n'y-a aucun danger de soufflures,comme c'est le cas.pour une coulée d'une seule pièce et cela pour ia raison que les surfaces refroidies de ces parois coulées minces sont contigues, ce qui évite la formation de zones Intermédiaires dans lesquelles les défauts pour- raient se produire.
Il est apparent qu'on, n'a employé dans cette cuve que le strict minimum de matière première et qu'on peut fabriquer la cuve à bon marché, de même, si on le
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désire, les parois dont se compose la cuve peuvent être expédiées non assemblées, leur assemblage se'faisant par soudure sur place, ce qui permet une économie notatle des frais de transport. De même, dans le cas d'une avarie, toute paroi peut être facilement remplacée après l'avoir dessoudée.
Quand on désire confectionner une cuve d'une longueur telle que la paroi ne peut être facilement cou- lée d'une seule pièce; cette paroi peut être divisée en un nomb.re de pièces 14 (fig. 7, 8, 9) ayant leurs bords soudés ensemble ; ce joint de soudure est formé avantageusement par une saillie 16 ménagée sur le bord d'une des pièces et formant les épaulements 17 et 18.
L'épaulement 17 est posé contre le bord de la pièce adjacente et l'épaulement 18 forme avec la partie adjacente de la pièce avoisinante un recoin qui sert pour recevoir la matière de soudure.
La cuve cylindrique (fig. 10 et 11) se compose d'un fond qui peut être constitué par une feuille circu- laire coulée, munie d'un rebord marginal 20 et la paroi latérale peut se composer d'un certain nombre de pièces 22 munies de bords de recouvrement 16, lesquels sont soudés, cette soudure se faisant avantageusement comme dans les constructions décrites à l'aide des fig. 7, 8 et 9,
Dans certains cas, où on désire faire la cuve autrement qu'avec des parois droites, on peut cintrer ces parois au lieu de les couler en formesincruvées; on a trouvé que les parois coulées minces en alliage convenable supportent très bien ce cintrage, De même, si on le dési- re, la paroi peut être coulée avec des replis de renforce- ment.
En outre, les parois peuvent être d'épaisseurs va- riables, dans le but d'assurer un renforcement au point dé- siré, par exemple au centre par une surépaisseur, cc qu'on ne pourrait naturellement pas obtenir avec des feuilles métalliques laminées.
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Les cuves de cémentation sont généralement em- ployées dans la position retournée, mais dans le cas où elles sont employées dans la position droite, on peut pré- voir un couvercle ; est évident que ce couvercle peut être fabriqué d'une façon similaire au corps de la cuve.
Il est évident que l'intention telle qutelle est ci-dessus décrite peut présenter des modifications nombreuses et variées sans sortir de l'esprit de l'in- vention.
Par exemple, la cuve représentée sur les fig.
.de 12 à 15 est constituée par cinq éléments en métal fon- du coulés séparément : un fond 1 et quatre parois laté- rales 21 22 23 24.
Le fond 1 comporte quatre pieds 31 32 33 34 constitués par des renflements sensiblement hémisphériques formés lors du coulage; ce fond'présente un bord relevé 5.
Les parois 21 2 23 24 destinées à. s'assembler les unes à la suite des autres pour constituer un cadre (fig. 15) présentent un prolongement 6 disposé dans le plan de la paroi adjacente, c'est-à-dire à 90 , dans le cas d'une cuve carrée ou rectangulaire.
Les quatre parois 21 22 23 24 ainsi constituées, puis assemblées bord à bord sont soudées les unes aux au- tres de manière à constituer un cadre rigide.
On applique ensuite ce cadre sur le bord péri- phérique 5 du fond 1 et on assemble ces deux éléments l'un à l'autre par soudure.
Les pieds 3 ménagés sur 'le fond 1 lors du coulage présentent une épaisseur de métal e égale à l'é- paisseur de ce fond, ce qui évite toute crique et toute déchirure de ce fond aux intersections des pieds 3.
On réalise ainsi un objet constitué d'éléments fondus, rapportés et fixés les uns aux autres par soudure, cet objet présentant une grande solidité tout en ayant une
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grande légèreté.
On peut apporter de nombreuses modifications à la cuve décrite à l'aide des fig. de 12 à 15 dans le mode de réalisation de la fig. 16, les parois latérales 21 22
23 24 sont parfaitement planes et elles sont assemblées par l'intermédiaire de coins arrondis 101 102 103 104 coulés séparément.
On peut aussi (fig. 17) prévoir des coins rap- portés 101 102 en forme d'arc de cercle présentant un prolongement rectiligne d'une longueur suffisante pour s'appliquer sur les parois de la cuve 21 22; l'assem- blage est effectué dans ce cas par une matière de soudure logée dans l'angle formé par les arêtes verticales du coin 10 et les parois adjacentes 21 2 2
On peut encore effectuer l'assemblage des élé- ments latéraux comme il est indiqué sur la fig. 18. On applique le prolongement rectiligne 6 de l'un des élé- ments 21 sur la partie rectiligne de l'élément adjacent 22; on assemble ces deux éléments en métal fondu par une matière de soudure logée dans les angles intérieur et ex- térieur formés par les arêtes de ces éléments et leur pa- roi adjacente ou dans l'un de ces deux angles seulement.
Dans l'exemple décrit à l'aide des fig. de 12 à 15 on a supposé d'autre part que le fond 1 en métal fondu présentait des pieds en relief 31 32 33 34 venue de fonte avec le corps de ce fond; au contraire dans l'exem- ple des fig, 19 et 20y les pieds 31 32 33 34 sont coulés séparément, puis rapportés par soudure sur le fond 1.
On peut évidemment monter ces pieds 3 en métal fondu sur le fond 1 en métal fondu de la cuve, quelle que soit la disposition particulière suivant laquelle les parois latérales en métal fondu sont assemblées les unes aux autres. Par exemple,la cuve (fig. 21) qui comporte aussi les pieds rapportés 3 présente d'autre part des parois latérales 21 22 23 24 qui peuvent être assemblées
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de la façon suivante : les parois longitudinales 21 2 s'appliquent par leurs bords verticaux contre les parois latérales 22 24, puis 'ces parois sont assemblées par sou- dure suivant leurs arêtes verticales ainsi raccordées.
On peut aussi (fig. 22) approcher seulement les arêtes intérieures verticales des deux parois adjacentes 21
22, en métal fondu de telle manière que les arêtes exté- rieures de ces parois forment entre elles un angle dans lequel on loge la soudure,
Dans la variante de la fig. 23, le bord de l'u- ne des parois 21 dépasse légèrement le plan de la paroi adjacente de manière à former un angle dans lequel on lo- ge encore la soudure pour l'assemblage des éléments.
Pour faciliter cet assemblage et la mise en place correcte des éléments en métal fondu accolés, on peut ménager à l'extrémité de la paroi 21 disposée à l'extérieur, un coude 20 dans lequel s'engage le bord de l'élément adjacent 22 puis on applique la soudure dans l'angle intérieur formé par ce coude 20 et l'élé- ment 22 (fig. 24).
Dans les exemples précédents, on a supposé que l'objet fabriqué était une cuve à cémenter, 'on peut évi- demment fabriquer des objets de toutes formes et de tou- tes dimensions sans sortir pour cela du cadre de l'in- vention, Notamment, la fig. 25 montre un moufle consti- tué par des éléments 21 22 23 24 en métal fondu assem- blé les uns aux autres par soudure.
On peut également prévoir sur la surface des parois latérales en métal fondu des ondulations 15 (fig.
25) qui accroissent la résistance de ces parois et empê- chent leur déformation, ce qui a notamment pour avantage ,de présenter les éléments adjacents suivant des arêtes de raccordement parfaitement jointives et d'éviter ensuite tout effort du métal sur.la soudure. Cette combinaison particulière augmente par suite.la solidité de l'objet
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fabriqué.
On peut ménager les ondulations perpendiculaire- ment à la ligne d'assemblage des éléments en métal fondu,
Toutefois de préférence,les ondulations sont disposées suivant deux sens perpendiculaires l'un à l'autre comme il est représenté sur la fig. 25, ce qui empêche d'une façon particulièrement efficace la déformation de l'élé- ment en métal fondu et assure une solidité parfaite de l'objet fabriqué.
La fig. 26 montre comment on peut effectuer l'assemblage de deux éléments adjacents de ce moufle situés dans un même plan ; dans ce cas, l'un des éléments 21 présente une nervure marginale 21 venue de fonte qui recouvre en partie l'élément adjacent 22; on applique à l'intérieur et à l'extérieur du raccordement un métal de soudure comme il est bien visible sur la fige 26.
On peut également fabriquer suivant l'irvention des plateaux à tremper tels que celui représenté sur les fig. de 27 à 29; ce plateau comporte un fond en métal fondu 22 perforé et des parois latérales 21 22 23 24 de faible hauteur; ces parois latérales en métal fondu sont assemblées par soudure suivant les angles du plateau et sont ensuite raccordées par soudure également sur la périphérie du fond 22 en métal fondu.
Les pieds. 231 232 sont formés par des pan- neaux en métal fondu de faible hauteur et d'une longueur égale à la largeur du plateau, ces pieds sont assemblés sur le fond 22 par de la soudure appliquée sur les an- gles de raccordement formés par les faces des panneaux 231 232 et le fond 22 du plateau.