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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande d'un
BREVET D'INVENTION " Procédé pour la fabrication d'aimants permanents " @ ACTIEN-GESELLSCHAFT, vormals Alfred NOBEL & Co. respectivement Deutscher Ring 30, Cologne - Allemagne - et Troisdorf près Cologne - Allemagne -
L'invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'aimants permanents. Les aimants permanents sont faits en alliages de fer à haute teneur en carbone, renfermant en outre des teneurs plus ou moins élevées en chrome, cobalt, cuivre, etc...
Ces alliages sont, il est vrai, remarquables par leur grande force coercitive et leur grande rémanance; mais leur haute teneur en carbone
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ainsi que les additions des métaux précités donnent à ces acierspour aimants une grande dureté, de sorte que leur usinage par des tours ou autres machines enlèvement de copeaux ainsi que leur conformation à la forge ou à la presse sont rendus difficiles au point que la plupart du temps il est nécessaire de travailler ces aciers avant leur trempe. Ces difficultés sont encore accrues par la circonstance que les aciers doivent être trempés avant aiman- tation, car cette trempe leur donne seule les qualités né- cessaires aux aimants permanents.
Dans cet état trempé, il n'est alors possible de procéder que par meulage du finis- sage qui est souvent rendu nécessaire en raison du retrait et de la déformation de l'acier consécutifs à la trempe. En outre, il se produit souvent des tapures qui rendent l'ai- mant inutilisable.
Les aciers composés au nickel-aluminium dont la force coercitive dépasse 240 Gauss (Oerstedt) offrent en- core de plus grandes difficultés d'usinage à cause de leur grande dureté et de leur texture cristalline. Ces aciers. ne peuvent d'ailleurs être coulés que sous forme de barreaux, de sorte qu'il est nécessaire lorsqu'on désire les utiliser dans certains appareils de fixer aux aimants proprement dits des pièces en fer doux, constituant des pièces polaires.
L'utilisation de ces aciers composés, de haute valeur, se heurte en outre à l'inconvénient que ces alliages, en rai- son, de la proportion élevée de déchets qui se produit néces- sairement en cours de fabrication, sont chers, d'autant plus que ces déchets ne .sont'! pas réutilisables et sont, par suite, presque sans valeur.
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Les inconvénients'' précités qui se produisent lo de la fabrication et de l'usinage des aimants permanents sont évités par le procédé qui fait l'objet de l'inventi En effet, suivant ce procédé, on peut obtenir toute form voulue d'aimants indépendamment de la dureté du métal que l'on désire utiliser. L'on peut également employer avec une excellente action magnétique des produits qui étaient jusqu'ici considérés comme des déchets.
Le procédé en question est caractérisé par le fa qu'une substance ferro-magnétique de lares coercitive et de rémanance élevées est mise sous forme de poudre, mélan à un liant, et que le mélange est amené par chauffage, pression, ou tout autre traitement approprié, à chaud ou à froid, sous une forme solide, après quoi il est soumis à l'aimantation d'une manière connue en elle-même.
On peut citer comme particulièroment approprié pour la mise en oeuvre du procédé des matières ferromagnétiques douées d'une force coercitive élevée, de plus de 240 Gerstedt. L'utilisation des déchets considérables qui résultent de la fabrication de tels alliages en raisor des défauts de fabrication donne le même succès que les produits de bonne qualité, de sorte que l'invention procur pour ces déchets, jusqu'ici sans valeur, une précieuse pos sibilité d'utilisation.
Comme liant, on peut utiliser toute substance qu donne au mélange après refroidissement, ou après compressi
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-une forme rigide et indéformable. On peut citer en particulier les résines solubles, les résines artif'icielles, et les résines agglomérables par pression de toute nature, dissoutes dans des substances volatiles.
3n outre le Mélange composé de particules ferromagnétiques douées d'une haute force coercitive et d'un liant peut être immédiatement fuis, par coulée ou compression, sous la forme voulue, ce qui supprime tout usinage ultérieur. Cn peut aussi obtenir immédiatement, par ces traitements, des ternes de raccordement, des oeils de fixation, des trous quelconques, etc...
Dans de nombreux cas il est avantageux, en vue de la protection de la matière magnétique soumise à la pression, de l'entourer d'une enveloppe en matière non magnétique et résistante. Confor- mément à l'invention, on prévoit pour la fabrication d'une matière pressée, particulièrement résistante à des efforts mécaniques ou à des chocs, de s'arranger dès le début pour que le mélange soit placé dans une enveloppe en matière non magnétique, de résistance suffisante, et soit comprimé ou fondu à l'intérieur de cette enveloppe.
En outre, il a été trouvé que la force coercitive des aimants comprimés obtenus de cette manière est encore accrue lorsque, conformément à l'invention, on soumet le mélange de matière ferro-magnétique et de liant, pendant sa fabrication ou sa compression, à l'action d'un champ
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mamévique. Ltexplication de cette circonstance doit être cherchée dans ce fait que, précisément, les alliages ferro-
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magnétiques de haute valeur, particulièrement appropriée à la mise en oeuvre du procéder sont constitués de cristaux ayant plus de 240 Oerstedt, qui sont anisotropes, c'es à-dire dont la perméabilité varie considérablement suivant les divers axes des cristaux. Il en est de même des autres propriétés magnétiques.
Comme, conformément au procédé mentionné plus haut, on aimante le mélange de grains métalliques et de liant dans un état dans lequel les grains sont encore mobiles, on permet ainsi, dans une certaine mesure, une orientation des cristaux dans laquelle les axes se placent de la manière la plus favorable pour la polarisation ultérieure.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on opère, pour la constitution des aimants permanents obtenus à la presse, de telle sorte que l'on soumet, d'abord à une première pression le mélange de métal ferro-rnagraétique à grande force coercitive et de liant, en le soumettant en même temps à l'action d'un puissant champ magnétique, après quoi on met sous sa forme finale la briquette magnétique ainsi obtenue en la soumettant à une pression élevée et de préférence en la chauffant en même temps. Enfin, on procède à son aimantation définitive en respectant la direction de la première aimantation.
Dans le premier temps, au cours duquel le mélange est placé dans un circuit magnétique fermé, on exerce une pression telle que les particules magnétiques
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et le liant adhèrent ensemble énergiquement et qu'en particulier les particules métalliques ne puissent plus se décaler de la position qu'elles ont prise sous l'action du champ magnétique. Cette position des particules métalliques se maintient donc pendant la ppession finale qui, en raison de l'intensité de cette pression, s'exécute dans une matrice en acier.
On opère, suivant l'invention, d'une manière ana- logue en employant comme liant non plus des résines arti- ficielles ou des matières malléables, plastiques ou pulvérulentes, mais un métal à point de fusion plus bas que l'alliage magnétique, et en produisant l'aimantation préalable avant le refroidissement du liant liquide. La liquéfaction du mélange, qui a lieu de préférence sous pression de façon que le métal en excès soit expulsé, peut avoir lieu dans le même dispositif que celui qui est utilisé pour appliquer la première pression lorsqu'on utilise cornue liant des résines artificielles ou d'autres matières artificielles.
Suivant l'invention, on place à l'endroit des pôles des corps magnétiques une substance de haute perméabilité, de façon à grouper les lignes de force aux pôles de ces aimants artificiels et à obtenir un bon parcours de ces lignes de force. En particulier, on peut utiliser comme pièces polaires un alliage de fer à haute perméa- bilité.
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Il est préférable d'accroître encore l'adhérence de ces pièces polaires aux pôles en munissant ces pièces de saillies qui pénètrent dans le corps de l'aimant comprimé, ces saillies étant, de préférence, en métal non magnétique. La raison du choix d'une matière non magnétique est d'éviter que les cristaux qui viennent en contact avec ces saillies, à l'intérieur de l'aimant composé, ne soient mis en court-circuit, ce qui aurait pour effet d'affaiblir considérablement leur action magnétique. Suivant l'invention, on peut encore simplifier tout le procédé de fabrication en réalisant en un seul temps de travail, d'une part, la mise sous forme voulue du mélange par pression ou coulée, le cas échéant en chauffant le moule, et, d'autre part, l'insertion des pièces polaires dans le corps de l'aimant.
Si la substance magnétique est très finement pulvérisée et si l'on fait appel à une pression très élevée, on peut obtenir une matière comprimée solide, même sans lui ajouter un liant spécial.
Pour la mise en oeuvre du procédé, l'invention prévoit un dispositif suivant lequel le mélange est placé dans un moule creux en matière non magnétique, limité par deux étampes d'acier, après quoi on fait passer dans les étampes d'acier, à partir de l'extérieur, un flux de force magnétique ou on provoque la formation d'un circuit magnétique fermé dans le mélange ferro-magnétique destiné à être soumis à la pression, au moyen d'un bobinage entourant le
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moule, parcouru par un courant continu, en court-circuitant magnétiquement, en même temps, les deux étampes d'acier.
Il est préférable que l'une des deux étampes soit fixe et l'autre mobile. Elles reposent extérieurement sur un étrier formant court-circuit, en fer doux, et sont reliées magnétiquement à ce dernier. On peut aussi obtenir le flux de force au moyen d'une bobine magnétique en plaçant cette dernière sur l'étrier de mise en court-circuit.
Pour la fabrication des aimants, on a trouvé par- ticulièrement convenable un mélange ferro-magnétique caractérisé par le fait qu'il est constitué par un mélange granuleux de grains de diverses grosseurs, obtenu par la frag- mentation de morceaux d'une matière magnétique, de dimensions relativement grandes, de sorte que les grandeurs des grains varient d'environ 0 mm 01 jusqu'à par exemple 1 mil- mimètre. Cependant un mélange renfermant des grains allant de Omm5 à lmm. se révèle particulièrement actif.
Ce choix du grain de diverses grandeurs a pour effet de produire un meilleur remplissage des vides et un contact plus intime des divers grains entre eux, de sorte que, à l'intérieur de l'aimant permanent obtenu par compression de ces grains, on obtient une excellente liaison magnétique entre les diverses particules ferro-magnétiques. Le résultat se révèle, en pratique, par un accroissement encore plus considérable de la force coercitive. Les avantages précités sont encore mieux mis en lumière lorsque, conformément à l'invention, avant de classer les grains, on élimine les particules non¯
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magnétiques par une préparation suivant un procédé bien connu pour les minerais et les charbons.
Le nouvel aimant qui, par l'utilisation de lian approprié, peut avoir une solidité considérable, peut néa moins être'facilement travaillé et est relativement peu coûteux à fabriquer. En. raison de sa force coercitive éle vée, qui atteint la valeur de la matière de base utilisée pour sa fabrication, il peut remplacer dans tous les appareils et dans tous les emplacements où ils étaient excl- sivement employés jusqu'ici d'autres alliages de fer de haute valeur tels que des aciers au carbone, au chrome, ou au cobalt, ainsi que des aciers au nickel-aluminium.
Par rapport à ces alliages magnétiques de haute valeur, l'aimant oomprimé, qui fait l'objet de l'invention, prései encore l'avantage très important qu'il n'est pas sensible aux ébranlements ou aux secousses et qu'il ne prend pas la rouille.
Voici un exemple de fabrication d'aimants suivar l'invention :
On mélange 100 grs d'un métal ferro-magnétique finement pulvérisé avec environ 10 grs d'une matière artificielle pulvérisée, on place le tout dans un moule, et l'on soumet à la pression, de préférence en chauffant et en faisant agir un champ magnétique. Ceci fait, la pièce obtenue et dans laquelle les cristaux aimantés ont subi un orientation préalable est soumise soit dans le même moule, soit dans un autre, à une pression suffisamment élevée pour que la matière artificielle en excès, qui n'est pas
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utilisée pour 1 alorcratiox2 des particules, soit éliminée.
Une rois la piàce durcie, on la sort du moule et on lui donnu Il &iu.antation l'inale, à la manière habituelle, dans m. cLar.;,p ..:c,xiti ßue intense.
Plus le métal constituant l'alliage magnétique est finement pulvérisé et plus la pression utilisée;est élevée, plus la quantité de liant nécessaire est faible.
R E S U Il] L'inventiona pour objet :
1 - Un procédé pour la fabrication d'aimants permanents caractérisé par le fait que l'on divise, de toute
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..ax2ière appropries, une uaticre ferro-magnétiQue douée d'une force coercitive et d'une rémanance élevées, qu'on mélange la matière ùivisée avec un liant, ou qu'on l'enrobe de ce dernier, après quoi on donne à l'ensemble la forme voulue par coulée, pression, ou tout autre traitement à chaud ou à froid, la pièce teruinée étant aimantée à la manière connue.
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