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Procédé et dispositifs de soudage du verre au métal et objets en comportant application.
Le soudage du verre, ou d'une matière vitreuse, au métal présente de grandes difficultés du fait de la mauvaise conductibilité calorifique du verre et de son coefficient de dilatation sensiblement plus faible que ceux des métaux; en particulier la contraction des métaux et celle du verre depuis la température de son ramollissement jusqu'au refroidis- sement ne s'accordent pas.
Le procédé suivant la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et .consiste à interposer entre le métal et le verre une matière susceptible de faire corps avec l'un et l'autre et de créer, par ses propriétés physiques, une liaison suffisamment élastique pour éviter les arrachements dus aux différences de contraction du métal et du verre.
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La matière qui permet de réaliser avantageusement cette liaison est un métal superficiellement oxydé, tel que 1'aluminium ou le cuivre, par exemple. Ce métal est déposé, de préférence à l'état grenu, sur la surface préalablement décapée du métal à souder.
Le dépôt peut être effectué par tout procédé connu, en particulier par pulvérisation de gouttelettes métalliques fondues.
Lorsque la surface à recouvrir est de dimensions réduites et présente des courbures prononcées, il est plus avantageux de frotter énergiquement la surface décapée avec le métal de revêtement, de manière que des particules de ce métal soient arrachées du frottoir ainsi constitué, et adhèrent à la dite surface grâce à la pression et à la chaleur produites par le frottement. On donne au frottoir des formes appropriées à la surface qui doit être recouverte, par exemple la forme d'un disque, ou celle d'une brosse dont les filssont fabriqués avec le métal de revêtement, et l'on fait agir ces frottoirs sur la surface en leur imprimant de préférence des mouvements de rotation rapides.
Dans le cas où la surface à recouvrir est celle d'un fil métallique, on fait passer celui-ci dans une filière garnie du métal de revêtement.
Les dispositifs indiqués ci-dessus à titre d'exemples ne sont pas limitatifs pour l'application du métal de revêtement sur le métal à souder, cette application consistant essentiellement dans le fait que des particules du premier sont déposées sur la surface du second grâce à l'action combinée de la pression et de la chaleur.
L'élévation de température peut encore être aug- ,-,entée par le chauffage du frottoir, ou de la surface, ou de l'un et de l'autre, au moyen d'une source de chaleur
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quelconque. par exemple d'un brûleur, ce qui favorise en même temps l'oxydation du métal de revêtement; le degré d'oxydation peut aussi être réglé par la composition du combustible gazeux employé dans le brûleur.
L'adhérence du verre au métal recouvert de la matière ainsi déposée à sa surface est obtenue soit par pression, soit par pénétration de l'objet en métal dans la masse de verre, à une température au moins égale à celle du relâchement des tensions internes dans le verre et pouvant même atteindre celle de sa fusion.
Dans ce dernier cas, il est recommandable que le verre soit réducteur, l'est-à-dire qu'il ait été fondu en atmosphère réductrice et à partir d'un mélange vitrifiable oontenant des éléments réducteurs; ce mélange doit donc, autant que possible, ne pas renfermer d'éléments oxydants tels que l'anhydride arsénieux et l'oxyde d'antimoine; par contre la présence d'anhydride borique dans le mélange vitrifiable facilite la combinaison avec le verre de la pellicule d'oxyde qui recouvre le dépôt métallique grenu effectué comme il est dit ci-dessus.
L'invention vise aussi les objets en verre et métal obtenus au moyen de ce procédé.
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation de l'objet de l'invention, à savoir: 'dans la fige 1, l'application d'une pastille en métal sur une feuille de verre; dans la fi go 2, l'insertion d'un treillis métallique entre deux feuilles de verre; dans la fig. 3, l'encastrement de pièces en métal dans une masse de verre; dans la fige 4, un récipient à conserves dont la fermeture est réalisée suivant l'invention; dans les figs. 5,6 et 7, des variantes de ce récipient;
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dans la fig. 8, un verre à bière dont la poignée en métal est soudée au verre suivant l'invention; dans la fig. 9, un isolateur électrique soudé sur son support métallique suivant l'invention; et, dans les figs. 10 et 11, un culot de lampe électrique obtenu suivant le procédé de l'invention.
Dans la fig. 1, une pastille en métal 1, dont la face inférieure est garnie du dépôt grenu 2 en métal superficiellement oxydé, est appliquéepar pressinn entre des éléments de presse 3 et 4 sur une feuille de verre 5 préalablement chauffée comme il est dit ci-dessus.
Dans la fig. 2 un objet en métal 6 dont la surface est garnie du dépôt grenu 7, par exemple un treillis métal- lique, une feuille de métal déployé, etc., est inséré entre deux feuilles de verre 8 et 9 que l'on chauffe comme il est dit ci-dessus et que l'on applique par pression sur cet objet entre des éléments de presse 10 et 11.
On peut aussi déposer le treillis sur une couche de verre coulé et laminé, puis recouvrir l'un et l'autre d'une deuxième couche de verre coulé et laminé. Grâce à la pression réalisée par ce second laminage sur les trois éléments ainsi superposés, ceux-ci se soudent ensemble et l'on obtient ainsi une dalle en verre armé dont le treillis forme l'armature interne; cette dalle se distingue de tous les produits similaires antérieurs par l'aspect pur du treillis dû à la pellicule de métal oxydé qui le recouvre et qui assure sa liaison parfaite evec le verre.
Dans la fig. 3 des objets en métal 12, 13, 14 et 15. dont la surface est garnie du dépôt grenu 16, sont introduits dans des logements 17 d'un moule 18 que l'on remplit de verre fondu 19, ce verre étant appliqué contre les parois du moule 18 et de son couvercle 20 par le poinçon 21, de façon à noyer partiellement les objets en métal dans lamasse de verre.
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Suivant la fig. 4, un récipient en verre 22 destiné par exemple à recevoir des conserves, est fermé par un couvercle métallique 23 à l'aide d'une bague métallique 24 à section en L, dont la partie cylindrique est revêtue intérieurement d'un dépôt grenu 25 en métal superficielle- ment oxydé. Cette bague est placée dans le moule de sorte que pendant le pressage du récipient, le verre vient adhérer au revêtement intérieur de la partie cylindrique.
Au lieu-de recuire le récipient muni de sa bague, il peut y avoir avantagé, aussitôt après démoulage, à lui faire subir une certaine trempe. Quel que soit le traitement adopté, le couvercle 23 est soudé ou serti sur,la bague 24.
Dans la variante de la fig. 5 une collerette 26, sensiblement cylindrique. recouverte d'un dépôt métallique grenu superficiellement oxydé 27, est noyée lors du moulage dans le bord du récipient en verre 28, et le couvercle à bord relevé 30, est soudé ou serti par ce bord sur la collerette 26.
Dans la forme d'exécution de la fig. 6, une bague 31 analogue à la bague 24 de la. fig. 4, est fixée, comme celle-ci, sur le récipient en verre 32 et une bague semblable 33, également recouverte d'un. métal grenu super- ficiellement oxydé 34, est fixée de la même manière à la en verre tranche du couver 0-Le les bagues 31 et 33 sont ensuite soudées ou serties entre elles par leurs parties annulaires adjacentes.
La variante de la fige 7 représente un récipient en verre 36, avec une collerette 37 noyée, comme la colle- rette 26 de la fig. 5, dans le bord du récipient et un couvercle en verre 38 avec uns collerette 39 également noyée dans le pourtour de ce couvercle, par l'intermédiaire
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d'un métal superficicllemej-,I-, oxydé 40, les doux ccl7 -c. irEs 37 et 39 étant soudées ou serties l'une sur l'autre.
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.8ui vant la fig. S, une anse métallique 41 est noyée par Ses extraites dans la paroi d'un verre à bière 42 avec interposition de métal grenu superficiellement oxyde 43 déposa sur les extrémités de l'anse.
On pourra de même appliquer l'invention à tous autres récipients creux en verre à anse ou manche métallique, tels que taxies, ustensiles de cuisine ou de table, par exemple pour fixer le manche sur une casserole en verre à haute teneur en silice type Pyrex, etc.
Suivant la fig. 9, une ferrure-support 44 recou- verte d'un dépôt métallique grenu superficiellement oxydé 45 est fixée dans un isolateur en verre 46.
Enfin, les figs. 10 et 11 représentent respective- ment en vue par dessous et en coupe suivant la ligne A-B-C de la fl. 10 un culot de lampe électrique en verre 47 sur lequel sont fixés par le procédé de l'invention et par l'intermédiaire de métal.grenu superficiellement oxydé 48 d'une part les pastilles 49 d'amenée du courant et d'autre part les ergots 50 destinés à s'engager dans une douille à baïonnette.
Comme autres applications de l'invention on peut encore citer des radiateurs ou écrans chauffants comportant une résistance métallique soudée par le nouveau procédé à une plaque ou élément en verre ou matière vitreuse.
L'invention n'est d'ailleurs pas limitée aux
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npplicat50ns sus-indiçuées, qui n'ont été mentionnées c3,uà titre d'exemple.
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Method and devices for welding glass to metal and articles therewith application.
Welding glass, or a vitreous material, to metal presents great difficulties because of the poor heat conductivity of glass and of its coefficient of expansion which is appreciably lower than that of metals; in particular the contraction of metals and that of glass from the temperature of its softening to cooling do not agree.
The object of the process according to the present invention is to remedy these drawbacks and consists of interposing between the metal and the glass a material capable of forming a body with one another and of creating, by its physical properties, a bond. sufficiently elastic to avoid tearing due to differences in contraction of metal and glass.
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The material which makes it possible to advantageously achieve this bond is a superficially oxidized metal, such as aluminum or copper, for example. This metal is deposited, preferably in the coarse state, on the previously etched surface of the metal to be welded.
The deposition can be carried out by any known method, in particular by spraying molten metal droplets.
When the surface to be covered is of small dimensions and has pronounced curvatures, it is more advantageous to vigorously rub the stripped surface with the coating metal, so that particles of this metal are torn from the friction thus formed, and adhere to the coating. said surface thanks to the pressure and heat produced by friction. The wiper is given shapes appropriate to the surface to be covered, for example the shape of a disc, or that of a brush whose threads are made with the coating metal, and these wipers are made to act on the surface. surface by giving them preferably rapid rotational movements.
In the case where the surface to be covered is that of a metal wire, the latter is passed through a die lined with the coating metal.
The devices indicated above by way of example are not limiting for the application of the coating metal to the metal to be welded, this application consisting essentially in the fact that particles of the first are deposited on the surface of the second thanks to the combined action of pressure and heat.
The rise in temperature can be further increased by heating the wiper, or the surface, or both, by means of a heat source
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any. for example of a burner, which at the same time promotes the oxidation of the coating metal; the degree of oxidation can also be regulated by the composition of the gaseous fuel employed in the burner.
The adhesion of the glass to the metal covered with the material thus deposited on its surface is obtained either by pressure or by penetration of the metal object into the mass of glass, at a temperature at least equal to that of the release of internal tensions in the glass and can even reach that of its fusion.
In the latter case, it is advisable that the glass is reducing, that is to say that it has been melted in a reducing atmosphere and from a vitrifiable mixture containing reducing elements; this mixture should therefore, as far as possible, not contain oxidizing elements such as arsenious anhydride and antimony oxide; on the other hand, the presence of boric anhydride in the batch mixture facilitates the combination with the glass of the oxide film which covers the grainy metallic deposit carried out as described above.
The invention is also aimed at glass and metal objects obtained by means of this process.
The appended drawing shows schematically, by way of examples, some embodiments of the object of the invention, namely: 'in Fig 1, the application of a metal pellet to a sheet of glass; in fi go 2, the insertion of a metal mesh between two sheets of glass; in fig. 3, the embedding of metal parts in a mass of glass; in fig 4, a container for preserves the closure of which is produced according to the invention; in figs. 5, 6 and 7, variants of this container;
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in fig. 8, a beer glass, the metal handle of which is welded to the glass according to the invention; in fig. 9, an electrical insulator welded to its metal support according to the invention; and, in figs. 10 and 11, an electric lamp base obtained according to the process of the invention.
In fig. 1, a metal pellet 1, the underside of which is lined with the grainy deposit 2 of superficially oxidized metal, is applied by press between the press elements 3 and 4 on a glass sheet 5 previously heated as described above.
In fig. 2 a metal object 6, the surface of which is lined with the grainy deposit 7, for example a metal mesh, a sheet of expanded metal, etc., is inserted between two sheets of glass 8 and 9 which are heated as it is. is said above and which is applied by pressure on this object between press elements 10 and 11.
The mesh can also be placed on a layer of cast and laminated glass, then cover both with a second layer of cast and laminated glass. Thanks to the pressure produced by this second rolling on the three elements thus superimposed, they are welded together and one thus obtains a reinforced glass slab, the mesh of which forms the internal reinforcement; This slab differs from all previous similar products by the pure appearance of the mesh due to the oxidized metal film which covers it and which ensures its perfect bond with the glass.
In fig. 3 of the metal objects 12, 13, 14 and 15. whose surface is lined with the grainy deposit 16, are introduced into housings 17 of a mold 18 which is filled with molten glass 19, this glass being applied against the walls of the mold 18 and of its cover 20 by the punch 21, so as to partially embed the metal objects in the glass mass.
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According to fig. 4, a glass container 22 intended for example to receive cans, is closed by a metal cover 23 using a metal ring 24 with an L-section, the cylindrical part of which is internally coated with a grainy deposit 25 superficially oxidized metal. This ring is placed in the mold so that during the pressing of the container, the glass adheres to the internal coating of the cylindrical part.
Instead of annealing the container provided with its ring, it may have been advantageous, immediately after demolding, to subject it to a certain quenching. Whatever treatment is adopted, the cover 23 is welded or crimped onto the ring 24.
In the variant of FIG. 5 a flange 26, substantially cylindrical. covered with a superficially oxidized grainy metal deposit 27, is embedded during molding in the edge of the glass container 28, and the raised edge cover 30, is welded or crimped by this edge on the collar 26.
In the embodiment of FIG. 6, a ring 31 similar to the ring 24 of the. fig. 4, is fixed, like this one, on the glass container 32 and a similar ring 33, also covered with a. The surface-oxidized grained metal 34 is fixed in the same way to the glass edge of the cover. The rings 31 and 33 are then welded or crimped together by their adjacent annular parts.
The variant of fig 7 represents a glass container 36, with a flange 37 embedded, like the flange 26 of FIG. 5, in the edge of the container and a glass cover 38 with a flange 39 also embedded in the periphery of this cover, via
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of a superficicllemej-, I-, oxidized metal 40, the soft ccl7 -c. irEs 37 and 39 being welded or crimped one on the other.
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.8this before fig. S, a metal handle 41 is embedded by Ses extracted in the wall of a beer glass 42 with the interposition of superficially oxidized grained metal 43 deposited on the ends of the handle.
The invention can also be applied to all other hollow glass containers with a metal handle or handle, such as taxies, kitchen or table utensils, for example to fix the handle on a glass pan with a high silica content of the Pyrex type. , etc.
According to fig. 9, a support bracket 44 covered with a surface-oxidized grainy metallic deposit 45 is fixed in a glass insulator 46.
Finally, figs. 10 and 11 are respectively a bottom view and in section taken along the line A-B-C of fl. 10 a glass electric lamp base 47 on which are fixed by the method of the invention and by means of superficially oxidized metal 48 on the one hand the pellets 49 for supplying the current and on the other hand the lugs 50 intended to engage in a bayonet socket.
As other applications of the invention, mention may also be made of radiators or heating screens comprising a metallic resistance welded by the new method to a plate or element made of glass or vitreous material.
The invention is moreover not limited to
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npplicat50ns above-mentioned, which have not been mentioned c3, uas an example.