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PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES METALLIQUES CREUSES.
On fabrique depuis longtemps des pièces métalliques creuses par les procédés les plus différents., Indépendamment des procédés selon lesquels on incurve des bandes ou rubans de tôle et on les assemble par soudure selon une ligne de "couture" longitudinale ou hélicoïdale, il demeure encore les procédés de fabrication par moulage ou par conformation à chaud, la fabrica- tion définitive par étirage à froid ou au pas de pélerin pouvant suivre dans ce dernier cas, dans certaines conditions, la conformation à chaud d'une pièce semi-finie.
Le moulage de pièces creuses tubulaires n'est possible que pour des matériaux qui sont très fluides à l'état de fusion car dans le cas contrai- re les moules présentant un intervalle relativement réduit entre le noyau et la paroi externe ne peuvent être remplis. De plus, le procédé nécessite pour sa mise en oeuvre une expérience industrielle importante et, pour permettre d'obtenir de bons résultats, avec certitude, l'utilisation lors de la coulée de températures suffisamment élevées, le choix convenable des matériaux trai- tés et des éléments d'alliage, et d'autres conditions analogues, Pour les ma- tériaux renfermant du fer,le procédé par coulée n'est utilisable pratiquement que pour la fonte, mais non pour l'acier, et il ne convient pas en particulier pour l'acier très allié,
comme par exemple les aciers inoxydables et résistant aux acides du type des aciers austéniques au chrome-nickel ou aussi des aciers à haute résistance à l'usureo
Le procédé de fabrication de tubes par conformation à chaud est de même d'une mise en oeuvre difficile, tout d'abord parce qu'on part d'un bloc forgé ou laminé qui doit être perforé, de sorte qu'il s'ensuit une perte notable en matériau. On poursuit ensuite le plus souvent par conformation à chaud le traitement du bloc perforé, dénommé loupe tubulaire, mais on l'amène le cas échéant à froid à sa forme définitive. On a déjà essayé de simplifier la fabrication, décrite ici rapidement, des loupes -tubulaires., en amenant
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le matériau à la forme de loupes au moyen de presses à boudin.
Mais une con- sommation d'énergie notable dans les machines puissantes est naturellement nécessaire pour le traitement sous presses à boudin. En outre, tous les ma- tériaux ne se laissent pas usiner aisément de cette manière, d'abord bien entendu ceux qui ne peuvent être amenés que par moulage à leur forme d'utili- sation, mais aussi des matériaux qui en soi peuvent être usinés par conforma- tion à chaud selon un autre procédé ne se laissent pas toujours amener à une forme tubulaire de cette manière. En ce qui concerne les alliages renfermant du fer, ce sont ici encore avant tout les aciers fortement alliés qui sont peu appropriés à un traitement ou usinage de ce type.
Le fait que les maté- riaux ne se laissent pas usiner selon l'un et l'autre des procédés cités dé- pend de façon importante de propriétés telles qu'une absence de flexibilité ou de ductilité à haute température ou en d'autres termes d'une trop grande dureté à haute température, une fluidité trop réduite à l'état de fusion, sans la possibilité d9une surchauffe suffisante, et la tendance à se fissurer pendant l'usinage ou immédiatement après celui-ci.
L'invention concerne de même un procédé pour la fabrication de pièces métalliques creuses telles que tubes, loupes tubulaires ou analogues, et en particulier de pièces de ce type en acier, principalement du type for- tement allié comme par exemple les aciers inoxydables, résistant aux acides et à l'usure, du type des aciers au chrome ou au chrome-nickel. Le procédé a pour but de rendre la production aussi indépendante que possible du matériau devant être utilisé et de rendre sa mise en oeuvre si simple qu'il ne se pro- duise pratiquement aucune perte.
Le procédé doit permettre la liberté du choix du matériau devant être usiné à tous points de vue de sorte qu'il est possible d'usiner de l'acier allié ou non, des coulées d'acier ayant les com- positions les plus diverses, de la fonte ordinaire, de même que d'autres mé- taux et alliages, et qu'il demeure possible de produire des pièces creuses présentant dans l'ensemble la même composition ou formées par des couches de matériaux de compositions différentes. L'invention propose dans ce cas de fondre ou de chauffer par voie électrique le matériau solide ou liquide in- troduit dans un moule ayant une forme correspondant à la forme définitive de la pièce en utilisant un noyau aisément-séparable après la solidification.
Le chauffage électrique est alors assuré par induction ou par passage direct du courant. Le cas échéant, on peut aussi utiliser simultanément le chauffage par induction et par passage direct du courant. Le noyau peut être fabriqué en sable comme cela est déjà connu dans la technique du moulage, et on doit simplement prendre soin que le noyau se dissocie aisément après solidifica- tion comme cela est bien connu et qu'il puisse être dégagé de la pièce tubu- laire solidifiée. Le liant utilisé pour le matériau formant le noyau doit, suivant la nature du matériau usiné de cette manière pour former des pièces creuses, être en une substance ne donnant pas lieu à une carburation. Le moule lui-même peut être en matière céramique ayant subi la cuisson, c'est- à-dire former un moule utilisable de façon répétée.
Mais il est également possible d'établir ce moule en sable, auquel cas il est alors judicieux d' opérer avec un chemisage de support métallique se présentant judicieusement sous la forme d'un tube fendu en matière non magnétique pour- tenir compte du chauffage par induction, la fente de ce tube s'étendant axialement sur tou- te sa. longueur. On évite de cette manière la formation dans le chemisage de support de courants de Foucault qui pourraient engendrer un échauffement in- désirable.
Le tube fendu peut être soumis à l'action d'un courant de sable comme cela est en soi connu pour-la fabrication de moulas. Lorsqu'on utilise un tube de support non fendu, celui-ci peut- être dégagé également du moule dans le sens axial au cours de la solidification pour l'écarter du champ d' action de l'inducteur. Mais le moule peut également être en métal, et de pré- férence en acier, en particulier dans le cas où on applique un mode de mise en oeuvre de l'invention auquel on se reportera plus en détail ci-après.
Lors de la fabrication des pièces creuses, on opère de manière telle que la substance soit introduite dans le moule à l'état solide et soit fondue progressivement et de façon continue par électro-induction. Dans le cas d'un moule fixe, on déplace l'inducteur de bas en haut. On utilise de préférence un inducteur entourant le moule en formant une bobine. Mais on
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peut également utiliser comme inducteur une boucle de conducteur chauffant se fermant au-dessus de la face supérieure du moule, et dans ce cas il est néces- saire de soumettre simultanément le moule à une rotation.
On introduit le ma- tériau à fondre dans le moule, par exemple sous forme de poudre métallique.et il est judicieux dans ce cas de secouer le moule ou de le soumettre à une vi- bration pendant le remplissage et le cas échéant aussi pendant la fusion. On peut obtenir le matériau pulvérulent à partir d'un alliage ayant la composi- tion finale désirée pour la pièce. Mais il est également possible de partir d'une quantité de poudre composée desdivers éléments de l'alliage et (ou) des divers alliages préalables, ne donnant la composition finale désirée qu'au cours de la fusion.
Mais on peut encore introduire le matériau sous forme de tôle ou de bandes ou rubans de tôle ces tôles pouvant être enroulées en forme de tube ou d'hélicoide ou être introduites sous forme de tubes fendus simples ou multiples, engagés les uns dans les autres. On peut également introduire dans le moule des barres, des copeaux ou d'autres déchets.
A partir de cette considération il est possible d'y introduire des déchets de fonte pulvérisés ou même par exemple de la fonte bruteo Une autre possibilité demeure encore l'assemblage de copeaux ou d'autres déchets selon les dimensions du moule dans lequel le matériau doit être fondu;, afin d'accrofite de cette manière la den- sité des éléments d'apporta
On comprendra qu'une liberté extraordinaire demeure dans le procédé faisant l'objet de l'invention en ce qui concerne le choix du matériau de dé- part et de son état, et que l'énumération ci-dessus n'est pas limitative. Il est au contraire possible d'utiliser d'autres types de matériaux et d'autres combinaisons de matériaux.
On peut avant tout introduire par exemple des dé- chets convenables pulvérisés ou préparés de tôles inoxydables ou résistant aux acides, et fabriquer ainsi directement des tubes inoxydables ou résistants aux acides, ou bien des loupes tubulaires qui peuvent être usinées ensuite à chaud ou à froid pour donner des tubes, car les produits ainsi fabriqués pré- sentent une faculté d'usinage inattendue. On obtient de cette manière un tube en acier inoxydable ou résistant aux acides, produit que, selon les procédés connus, on ne pouvait qu'à peine fabriquer sans soudure jusqu'ici selon le type d'alliage, de sorte qu'il était nécessaire d'incurver des tôles pour leur donner une forme tubulaire et de les assembler par soudure.
L'énergie électrique qui est nécessaire pour assurer la fusion du matériau d'apport est relativement réduite, étant donné que cette fusion est effectuée progressivement et de façon continue et que seule une quantité ré- duite de matériau doit constamment être amenée à la température de fusion.
Le matériau se trouvant au-dessus de la zone de fusion est en outre préréchauf- fé par la chaleur de fusion.
Il peut être judicieux dans certains cas d'introduire le matériau à travailler dans le moule non pas sous forme solide, mais à l'état liquide.
Dans ce cas, on met en oeuvre le procédé de manière telle que, pour un moule fixe, le matériau à l'état de fusion soit introduit par le bas et soit chauffé par électro-induction pendant son ascension. La mise en oeuvre de ce procédé n'est pas soumise, entre de larges limites, à la dépendance de l'épaisseur'\ de paroi à remplir, car le chauffage par*induction assure lui-même pour un maté- riau difficilement liquéfiable le remplissage uniforme de l'ensemble du moule par écoulement. On peut alors procéder également de manière telle qu'un cou- rant électrique additionnel traverse directement le matériau en fusion., ou le cas échéant en opérant aussi uniquement par passage direct du courant.
On utilise dans ce cas une électrode annulaire montant avec le matériau en fusion, pendant que la seconde borne d'adduction du courant se trouve simultanément à l'extrémité inférieure du moule. On peut fabriquer par exemple ces électro- des en graphite, mais en tenant compte toutefois du fait que le graphite peut provoquer dans certaines conditions la carburation du matériau.
L'énergie élec- trique nécessaire pour ce mode de mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de l'invention est encore plus réduite que lors d'un apport solide, car on doit alors simplement prendre soin que- les pertes de chaleur- par rayonnement et conduction du matériau en fusion soient compenséeso Selon les conditions con- sidérées, l'apport de chaleur pendant la totalité du processus de coulée peut également s'effectuer par toute la longueur du moule ou sur toute la longueur
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de la quantité du matériau liquide introduite chaque fois dans ce moule. Dans ce cas, on doit assurer un apport de chaleur suffisant pour empêcher que le matériau en fusion ne se solidifie avant que le moule ne soit suffisamment rempli.
On doit naturellement choisir la fréquence du courant alternatif inducteur selon les dimensions du moule, et on la détermine sur la base de quelques essais pour l'ensemble des opérations dans ce mouleOn doit en tout cas éviter de choisir une fréquence trop faible, car il peut se produire au- trement un mouvement indésirable du matériau à l'état de fusion. Ceci est va- lable en particulier lorsqu'on opère avec un matériau d'apport liquide. La pratique montre que la fréquence pour un diamètre extérieur d'environ 40 mm. ne doit pas être inférieure à 5 kilocycles, et pour un diamètre extérieur al- lant jusqu'à environ 100 mm pas inférieure à 2 kilocycles.
Il apparaît comme particulièrement judicieux d'assurer la fusion de la masse d'apport liquide à partir de chutes ou de déchets de fer analogues, et de préférence dans un four à induction à haute fréquence. On peut effectu- er alors des additions aux chutes afin de corriger la composition dans le sens désiré. Il est ainsi possible d'usiner par exemple des déchets d'acier fortement alliés en grandes quantités, ces déchets ne trouvant jusqu'ici une utilisation qu'avec de grandes difficultés et des pertes élevées et étant inutilisables pour la fabrication de pièces creuses et en particulier de tubes et de loupes tubulaires.
Il est judicieux dans certains cas d'effectuer la fusion dans le moule et dans le four à haute fréquence sous un gaz protecteur. Ce gaz protec- teur doit de préférence être inerte ou réducteur. Le plus simple est d'opérer avec du gaz d'éclairage. En ce qui concerne le moule, on peut opérer de maniè- re telle que celui-ci soit traversé avant l'adduction de la masse d'apport en fusion par du gaz d'éclairage, ou bien ce dernier peut venir baigner la masse d'apport solideo Mais, dans un grand nombre de cas, il n'est pas nécessaire d'opérer avec un gaz protecteur pour assurer la fabrication sans difficultés de pièces creuses et en particulier de tubes et de loupes tubulaires. Comme déjà indiqué, le moule peut être formé par un tube métallique, ou bien on peut introduire un tube métallique dans le moule en matière réfractaire.
Dans ce cas, on peut opérer avantageusement de manière telle que le tube soit chauffé à des températures qui assurent la fusion du reste du matériau intro- duit dans-le moule, le tube restant solide. La pratique montre en effet que l'on peut produire dans un tube métallique, et de préférence dans un tube en acier, par chauffage-par induction de l'extérieur, une courbe de chaleur telle que le tube fonde déjà sur sa face interne ou soit après de fondre alors que cette température n'est pas encore atteinte à l'extérieuro Il est ainsi possible de fabriquer de cette manière des tubes ou loupes tubulaires dont la couche externe présente une composition différente de la couche interne.
On peut ainsi recouvrir un tube en acier. peu allié ou pur avec des alliages inoxydables ou résistant aux acides. On fabrique ainsi en pratique un tube plaqué intérieurement par un acier au chrome-nickel renfermant 18% de chrome et 8% de nickel. On peut en outre utiliser pour le revêtement interne de tu- bes des matériaux qui ne pouvaient être usinés jusqu'ici pour donner des 'du- bes, bien que cela. ait été particulièrement désirable par suite de leurs propriétés. Il existe ainsi par exemple des aciers au chrome à forte teneur en silice résistant aux acides mais qui ne peuvent qu'à peine être conformés à chaud. Ces matériaux peuvent être traités selon L'invention d'une manière relativement aisée pour le revêtement interne de tubes.
La fonte brute, et en particulier la fonte blanche, ne se laisse de même que difficilement usi- ner en ce qui concerne sa mise en forme, mais elle a la propriété de résister fortement à l'usure et il devient possible par l'application de l'invention de revêtir des tubes de fonte blanche brute. Ces tubes sont utilisables avec un grand avantage comme tubes de soufflage ou d'entraînement dans les mines ou installations analogues. Il n'est pas alors nécessaire que les couches externe et interne soient en alliage renfermant du fer comme l'acier ou des alliages analogues, mais il est aussi possible de cette manière d'obtenir par exemple extérieurement du fer ou de l'acier et intérieurement du cuivre ou un alliage de cuivre.
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Le procédé de fabrication de tubes formés de plusieurs couches selon l'invention, dans lequel un tube non fondu est soudé à un matériau à l'état de fusion, peut être mis en oeuvre de manière telle que le matériau destiné à former la couche. interne soit introduit à l'état solide puis fondu ou soit admis à l'état de fusion.
Le procédé faisant l'objet de l'invention n'est pas lié à une position particulière du moule, mais celle-ci peut au contraire être choisie à volonté soit horizontale, inclinée ou verticale, la position verticale ou le cas échéant inclinée devant être choisie alors pour un matériau d'apport liquide . pj Toutes les opérations du procédé selon l'invention donnent des pièces creuses, et en particulier des pièces tubulaires présentant soit leur forme d'utilisation, soit une forme prévue comme état préparatoire pour un usinage ultérieur. Dans ce dernier cas, on leur donne la forme de loupes tu- bulaires, et il s'avère que ces pièces s'adaptent à un usinage ultérieur dans une mesure relativement avantageuse pour autant que ces matériaux permet- tent en eux-mêmes un usinage.
L'usinage ultérieur peut donner d'une manière en soi connue le tube définitif par'réduction de l'épaisseur de paroi, de préférence par étirage à froid ou au pas de pélerino Dans certains cas, la couche externe du produit ne doit être considérée que comme une couche auxi- liaire qui facilite la fabrication à l'état de fusion ou qui doit rendre pos- sible l'usinage ultérieur d'un matériau qui seul ne peut être soumis par exemple à une conformation à chaud et (ou) à froid ou ne s'y soumet que dif- ficilement. Dans ce cas, il apparait judicieux d'éliminer cette couche exter- ne sur le produit semi-fini ou sur le produit fini. On peut parvenir à ce résultat par voie chimique, par dissociation de la couche externe lorsque la couche interne résiste aux acides.
Mais cette couche peut également être séparée par voie mécanique, par exemple par tournage lorsqu'il s'agit d'une couche relativement épaisse. Selon les conditions considérées, la séparation de la couche externe peut être effectuée immédiatement après la fabrication à l'état de fusion de la pièce, ou bien après usinage d'une loupe pour former une pièce creuse définitive.
En ce qui concerne sa mise en oeuvre et les matériaux devant être utilisés, le procédé selon l'invention peut être modifié sans que l'on s'écar- te pour cela de l'esprit de l'invention. Il n'est pas nécessaire par exemple que les pièces creuses soient des cylindres droits, et d'autres formes peuvent au contraire être obtenues. On peut en outre prévoir sans difficultés des col- lerettes, brides, renforcements, ou éléments analogues. Il est en outre pos- sible d'opérer, par exemple lors de l'utilisation d'une masse d'apport liqui- de, en montant plusieurs moules dans un châssis, et en prévoyant naturellement un inducteur particulier pour chaque moule du châssis, ces inducteurs pouvant être disposés sur un support commun communiquant à tous les inducteurs le dé- placement axial nécessaire à la vitesse prescrite.
Il est enfin possible également, pour une-masse d'apport liquide, non pas d'opérer comme cela est avantageux dans la plupart des cas en faisant s'élever la masse dans le moule, mais en l'y faisant tomber. Une masse d'apport solide peut également se prêter à des variantes, en n'introduisant pas par exemple un type de déchets unique, mais en mélangeant par exemple des déchets de tôle ou des copeaux avec le ma- tériau de départ en grains- ou pulvérulent et avec des matériaux analogues. On peut en outre munir un tube d'un revêtement non seulement interne, par exemple dans un moule en céramique, mais également extérieur, au moyen d'un autre ma- tériau. Lorsqu'on introduit dans le moule en céramique un noyau en acier plein, on peut produire de cette manière des cylindres, tiges, etc..munis d'un revê- tement externe.
Bien que, par suite du type particulier du procédé, les produits obtenus ne présentent pas la fragilité de la fonte comme on pourrait s'y at- tendre et se laissent par suite usiner sans difficulté, des cas peuvent se présenter dans lesquels un usinage ultérieur n'est pas ou est difficilement possible sans mesures particulières. 'Toutefois, ce but est alors atteint en général par un traitement thermique. Certains avantages sont obtenus par exem- ple dans ce sens par revenu ou recuit. Des aciers fortement alliés comme les
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aciers au chrome-nickel renfermant 18% de chrome et 8% de nickel sont à cet effet soumis à un recuit à environ 600 .
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication de pièces creuses métalliques telles que tubes, loupes tubulaires, etc... et en particulier de pièces en acier, principalement fortement allié, caractérisé en ce qu'on fond ou chauffe élec- triquement par induction et (ou) par passage direct du courant, le matériau solide ou liquide introduit dans un moule de forme correspondant à la forme finale de la pièce, tout en utilisant un noyau aisément dégageable après la solidification et de préférence en sable.
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MANUFACTURING PROCESS OF HOLLOW METAL PARTS.
Hollow metal parts have been manufactured for a long time by the most different methods. Independently of the methods according to which sheet metal strips or ribbons are curved and assembled by welding along a longitudinal or helical "seam" line, there still remain the manufacturing processes by molding or by hot shaping, the final fabrication by cold drawing or pilgrim pitch can follow in the latter case, under certain conditions, the hot shaping of a semi-finished part.
The molding of tubular hollow parts is only possible for materials which are very fluid in the molten state, since otherwise the molds having a relatively small gap between the core and the outer wall cannot be filled. In addition, the process requires for its implementation a significant industrial experience and, in order to obtain good results, with certainty, the use during the casting of sufficiently high temperatures, the suitable choice of materials treated and alloying elements, and other similar conditions. For materials containing iron, the casting process is practically only suitable for smelting, but not for steel, and is not particularly suitable for high alloy steel,
such as, for example, stainless and acid-resistant steels such as austenic chromium-nickel steels or also steels with high wear resistance.
The method of manufacturing tubes by hot shaping is likewise difficult to implement, first of all because one starts from a forged or rolled block which must be perforated, so that it follows a notable loss of material. The treatment of the perforated block, called tubular loupe, is then continued most often by hot shaping, but it is brought, if necessary, cold to its final shape. An attempt has already been made to simplify the manufacture, described here quickly, of tubular magnifiers., By bringing
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the material in the form of magnifying glasses by means of coil presses.
But a considerable energy consumption in powerful machines is naturally necessary for the processing in coil presses. In addition, not all materials can be easily machined in this way, of course first of all those which can only be brought into their form of use by molding, but also materials which in themselves can be. hot conformal machined by another process may not always be made tubular in this manner. As regards the alloys containing iron, it is again above all highly alloyed steels which are unsuitable for a treatment or machining of this type.
The fact that the materials cannot be machined according to either of the aforementioned methods depends to a large extent on properties such as a lack of flexibility or ductility at high temperature or in other words. too great hardness at high temperature, too little fluidity in the molten state, without the possibility of sufficient overheating, and the tendency to crack during or immediately after machining.
The invention also relates to a process for the manufacture of hollow metal parts such as tubes, tubular magnifying glasses or the like, and in particular parts of this type in steel, mainly of the high alloy type such as for example stainless steels, resistant. to acids and wear, such as chromium or chromium-nickel steels. The object of the process is to make the production as independent as possible of the material to be used and to make its processing so simple that practically no loss occurs.
The process must allow freedom of choice of the material to be machined from all points of view so that it is possible to machine alloy steel or not, steel castings having the most diverse compositions, of ordinary cast iron, as well as other metals and alloys, and that it remains possible to produce hollow parts having on the whole the same composition or formed by layers of materials of different compositions. In this case, the invention proposes to electrically melt or heat the solid or liquid material introduced into a mold having a shape corresponding to the final shape of the part using an easily-separable core after solidification.
Electric heating is then provided by induction or by direct current flow. If necessary, it is also possible to simultaneously use induction heating and direct current flow. The core can be made of sand as is already known in the molding art, and care should be taken only that the core readily dissociates after solidification as is well known and that it can be disengaged from the tubular piece. - solidified milk. The binder used for the material forming the core must, depending on the nature of the material machined in this way to form hollow parts, be of a substance which does not give rise to carburization. The mold itself can be ceramic material which has undergone firing, that is to say form a mold which can be used repeatedly.
But it is also possible to make this mold out of sand, in which case it is then judicious to operate with a metal support liner suitably in the form of a split tube of non-magnetic material to take account of the heating by. induction, the slot of this tube extending axially over all of its. length. In this way, the formation in the supporting liner of eddy currents which could cause undesirable heating is avoided.
The slit tube can be subjected to the action of a stream of sand as is known per se for the manufacture of mussels. When an unsplit carrier tube is used, this may also be axially disengaged from the mold during solidification to separate it from the field of action of the inductor. However, the mold can also be made of metal, and preferably of steel, in particular in the case where an embodiment of the invention is applied, which will be referred to in more detail below.
During the manufacture of the hollow parts, the procedure is such that the substance is introduced into the mold in the solid state and is gradually and continuously melted by electro-induction. In the case of a fixed mold, the inductor is moved from bottom to top. Preferably, an inductor is used surrounding the mold forming a coil. House
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can also use as inductor a loop of heating conductor closing above the upper face of the mold, and in this case it is necessary to simultaneously subject the mold to a rotation.
The material to be melted is introduced into the mold, for example in the form of metal powder. In this case it is advisable to shake the mold or to subject it to vibration during filling and if necessary also during filling. fusion. The powder material can be obtained from an alloy having the desired final composition for the part. But it is also possible to start from a quantity of powder composed of the various elements of the alloy and (or) of the various preliminary alloys, giving the desired final composition only during the melting.
But it is also possible to introduce the material in the form of sheet metal or strips or tapes of sheet metal, these sheets being able to be wound in the form of a tube or a helicoid or be introduced in the form of single or multiple split tubes, engaged in one another. Bars, chips or other waste can also be introduced into the mold.
From this consideration it is possible to introduce pulverized cast iron waste or even for example crude iron. Another possibility still remains the assembly of chips or other waste depending on the dimensions of the mold in which the material is to be used. be melted ;, in order to increase in this way the density of the filler elements.
It will be understood that an extraordinary freedom remains in the process forming the subject of the invention as regards the choice of the starting material and its state, and that the above enumeration is not limiting. On the contrary, it is possible to use other types of materials and other combinations of materials.
It is above all possible to introduce, for example, suitable pulverized or prepared waste of stainless or acid-resistant sheets, and thus directly manufacture stainless or acid-resistant tubes, or else tubular magnifying glasses which can then be machined hot or cold. to produce tubes, because the products thus manufactured present an unexpected machinability. In this way a stainless steel or acid-resistant pipe is obtained, a product which, according to known methods, could only be produced without welding until now depending on the type of alloy, so that it was necessary to bend sheets to give them a tubular shape and to assemble them by welding.
The electrical energy which is required to ensure the melting of the filler material is relatively small, since this melting is carried out gradually and continuously and only a small amount of material must constantly be brought to the temperature of. fusion.
The material above the fusion zone is further preheated by the heat of fusion.
It may be judicious in certain cases to introduce the material to be worked into the mold not in solid form, but in the liquid state.
In this case, the method is implemented in such a way that, for a fixed mold, the material in the molten state is introduced from below and is heated by electro-induction during its rise. The implementation of this process is not subject, between wide limits, to the dependence of the thickness of the wall to be filled, since the heating by induction itself provides for a material which is difficult to liquefy. uniform filling of the entire mold by flow. It is then also possible to proceed in such a way that an additional electric current passes directly through the molten material, or where appropriate also operating only by direct current flow.
In this case, an annular electrode rising with the molten material is used, while the second current supply terminal is simultaneously located at the lower end of the mold. These electrodes can be produced, for example, from graphite, but taking into account, however, that graphite can cause the material to carburize under certain conditions.
The electrical energy required for this embodiment of the method forming the subject of the invention is even more reduced than during a solid supply, because one must then simply take care that - the heat losses - by radiation and conduction of the molten material are compensated o Depending on the conditions under consideration, the heat input during the entire casting process can also take place over the entire length of the mold or over the entire length
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of the amount of liquid material introduced each time into this mold. In this case, sufficient heat must be provided to prevent the molten material from solidifying before the mold is sufficiently filled.
We must naturally choose the frequency of the inducing alternating current according to the dimensions of the mold, and we determine it on the basis of a few tests for all the operations in this mold We must in any case avoid choosing a frequency that is too low, because it can Otherwise, unwanted movement of the material in the molten state occurs. This is particularly valid when operating with a liquid filler material. Practice shows that the frequency for an outer diameter of about 40 mm. must not be less than 5 kilocycles, and for an external diameter of up to approximately 100 mm not less than 2 kilocycles.
It appears to be particularly judicious to ensure the melting of the liquid input mass from scrap or similar scrap iron, and preferably in a high frequency induction furnace. Additions can then be made to the scraps in order to correct the composition in the desired direction. It is thus possible to machine, for example, high-alloy steel scrap in large quantities, this waste so far finding a use only with great difficulty and high losses and being unusable for the manufacture of hollow parts and particular of tubes and tubular magnifiers.
It is advisable in certain cases to carry out the melting in the mold and in the furnace at high frequency under a protective gas. This shielding gas should preferably be inert or reducing. The simplest is to operate with lighting gas. As regards the mold, one can operate in such a way that the latter is crossed before the adduction of the molten filler mass by illuminating gas, or else the latter can bathe the mass of 'solid supply But, in a large number of cases, it is not necessary to operate with a protective gas to ensure the trouble-free manufacture of hollow parts and in particular of tubes and tubular magnifiers. As already indicated, the mold can be formed by a metal tube, or else a metal tube can be introduced into the mold of refractory material.
In this case, one can advantageously operate in such a way that the tube is heated to temperatures which ensure the fusion of the remainder of the material introduced into the mold, the tube remaining solid. Practice shows that one can produce in a metal tube, and preferably in a steel tube, by induction heating from the outside, a heat curve such that the tube already melts on its internal face or either after melting while this temperature has not yet been reached on the outside. It is thus possible to manufacture tubes or tubular magnifiers in this way, the outer layer of which has a composition different from the inner layer.
It is thus possible to cover a steel tube. low alloyed or pure with stainless or acid resistant alloys. In practice, a tube coated internally with a chromium-nickel steel containing 18% chromium and 8% nickel is thus produced. In addition, materials which heretofore could not be machined to give pipes can be used for the inner lining of tubes, although this is the case. has been particularly desirable because of their properties. There are for example chromium steels with a high silica content which are acid resistant but which can only barely be shaped when hot. These materials can be processed according to the invention in a relatively easy manner for the internal coating of tubes.
Untreated cast iron, and in particular white cast iron, is similarly not easily machined as regards its shaping, but it has the property of strongly resisting wear and it becomes possible by application. of the invention of coating tubes with raw white cast iron. These tubes can be used with great advantage as blowing or driving tubes in mines or the like. It is then not necessary for the outer and inner layers to be made of an alloy containing iron such as steel or similar alloys, but it is also possible in this way to obtain, for example, iron or steel on the outside and internally copper or a copper alloy.
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The method of manufacturing tubes formed of several layers according to the invention, in which an unmelted tube is welded to a material in the molten state, can be carried out in such a way that the material intended to form the layer. internal either introduced in the solid state and then molten or admitted to the molten state.
The method forming the subject of the invention is not linked to a particular position of the mold, but it can on the contrary be chosen at will either horizontal, inclined or vertical, the vertical position or where appropriate inclined having to be then chosen for a liquid filler material. pj All the operations of the process according to the invention give hollow parts, and in particular tubular parts having either their form of use, or a form intended as a preparatory state for subsequent machining. In the latter case, they are given the shape of tubular loupes, and it turns out that these parts are suitable for subsequent machining to a relatively advantageous extent as long as these materials in themselves allow machining. .
Subsequent machining can give in a manner known per se the final tube by reduction of the wall thickness, preferably by cold drawing or at pelerino pitch In some cases the outer layer of the product should only be considered as an auxiliary layer which facilitates the manufacture in the molten state or which must make possible the subsequent machining of a material which alone cannot be subjected, for example, to hot shaping and / or to cold or does not submit to it easily. In this case, it appears advisable to eliminate this external layer on the semi-finished product or on the finished product. This can be achieved chemically, by dissociation of the outer layer when the inner layer is resistant to acids.
But this layer can also be separated mechanically, for example by turning when it is a relatively thick layer. Depending on the conditions considered, the separation of the outer layer can be carried out immediately after manufacture in the molten state of the part, or else after machining a magnifying glass to form a final hollow part.
As regards its implementation and the materials to be used, the process according to the invention can be modified without departing for this from the spirit of the invention. It is not necessary, for example, for the hollow parts to be straight cylinders, and other shapes can instead be obtained. Rings, flanges, reinforcements or the like can also be provided without difficulty. It is also possible to operate, for example when using a liquid filler mass, by mounting several molds in a frame, and naturally providing a specific inductor for each mold of the frame, these inductors being able to be placed on a support communicating to all the inductors the necessary axial displacement at the prescribed speed.
Finally, it is also possible, for a liquid supply mass, not to operate as is advantageous in most cases by causing the mass to rise in the mold, but by causing it to fall there. A solid filler mass can also lend itself to variations, for example by not introducing a single type of waste but by mixing, for example, scrap metal or chips with the starting material in grains - or powdery and with similar materials. In addition, it is possible to provide a tube with a coating not only internally, for example in a ceramic mold, but also externally, by means of another material. When a solid steel core is introduced into the ceramic mold, cylinders, rods, etc., with an external coating can be produced in this way.
Although, due to the particular type of process, the products obtained do not exhibit the brittleness of cast iron as might be expected and can therefore be machined without difficulty, cases may arise in which subsequent machining is not or is hardly possible without special measures. However, this object is then generally achieved by heat treatment. Certain advantages are obtained, for example, in this sense by tempering or annealing. Highly alloyed steels such as
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Chromium-nickel steels containing 18% chromium and 8% nickel are for this purpose subjected to annealing at about 600.
CLAIMS.
1.- Process for manufacturing hollow metal parts such as tubes, tubular magnifying glasses, etc ... and in particular steel parts, mainly high alloyed, characterized in that one melts or heats electrically by induction and (or ) by direct passage of the current, the solid or liquid material introduced into a mold having a shape corresponding to the final shape of the part, while using a core which can be easily released after solidification and preferably made of sand.