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La présente invention est relative à la transformation de métaux fondus en filaments solides. Le procédé suivant la présente invention est exécuté par étapes au cours desquelles on fait arriver un jet de métal fondu sur un bloc de refroidissement concave rotatif de surface lisse. La surface rotative se déplace par rapport au jet de métal et on contrôle la vitesse de contact et la vitesse de rotation; de façon que le métal demeure sur la surface refroidie pendant une période moindre que celle requise pour une révolutiono
L'invention concerne aussi un filament métallique moulée fabriqué conformément au procédé décrit et caractérisé' en ce que le filament possède des marques de moulage sur une seule surface et a un grain relativement gros non uniforme avec une microstructure de distribution de phase hétérogène.
Les filaments métalliques peuvent être divisés d'une façon géné- raleen deux classes les tiges et les fils et enfin les rubans Dans les deux cas9 le rapport de la longueur à l'épaisseur de l'élément peut être extrêmement grande et dans le cas du filament en ruban9 le rapport de la longueur à la largeur peut aussi être extrêmement grand lorsque le rapport entre largeur et épaisseur est relativement grande Jusqu'à présent, dans la fabrication de filaments en forme de fil, il a été de pratique courante de tirer le métal jusqu'à de petits diamètres,et pour les filaments en forme de rubans 9 on les fabriquait par laminage à plat de fil ou en fendant des feuilles métalliques suivant divers procédés.
Ces pratiques sont connues comme produisant des déformations plastiques du métal si bien que le métal, dans son état de nouvelle forme, conserve des fatigues résiduelles considérables, ainsi qu'une très grande déformation des grains existe dans le filamento
Conformément à des caractéristiques de la présente invention;, il est proposé' de produire un filament métallique dans lequel aucune déformation plastique ne se produite avec la conséquence;que sensiblement,aucune fatigue résiduelle n'existe dans le filament, nr sensiblement aucune distorsion de la forme des grains du- métal;
Ces desiderata sont satisfaits en moulant l'élément directement à partir d'un métal fonduo
Des expériences nombreuses ont montré que tous les métaux non ré- fractaires9 ainsi tous les alliages;,comme l'étain, le plomba le -cadmium ? l'indium, le zinc;, le bismuth;, 1 ' aluminium le magnésium;, le cuivre et leurs alliages;
, ainsi que d'autres métaux et alliages de la classe générale spécifiée peuvent être employés pour fabriquer les produits ci-après décritso Il est, de plus, envisagé que les mesures à trois dimensions des éléments produits peuvent être contrôlées jusqu'à la limite où ces mesures peuvent être faites sur des dimensions extrêmement petites, de l'ordre de un microno Il est possible de produire un élément de la nature d'un filament dont le rapport de longueur à largeur peut être amené à approcher l'unité;, si bien que le filament devient une particule de poudre ou flocon.
En conséquence, il doit être bien compris que le terme "filament",,tel qu'utilisé dans le présent mémoire descriptif et dans le résumé, est destiné à comprendre des éléments en forme de poudre ou flocon ou pailletteo
Les idées inventives en causes sont-susceptibles de recevoir des expressions variées;
,dont l'une à titre d'illustration est représentée dans les dessins ci-joints, mais il doit être expressément compris que lesdits dessins sont employés seulement pour faciliter la descriptionde l'invention dans son ensemble, etnon pas pour définir les limites de celle-ci
Dans les dessins
Figo 1 est une vue en plan d'un appareillage susceptible de mettre l'invention en pratiquée
Figo 2 est une coupe longitudinale agrandieprise sensiblement
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le long de la ligne 2-2 de la figure lo
Figo 3 est un graphique montrant la variation de l'épaisseur et de la-longueur du filament suivant la vitesse de prise de contact.
Figo 4 est un graphique montrant la variation de l'épaisseur et de la longueur du filament avec la vitesse d'éjection.
Fige 5 est une vue en plan, considérablement agrandie d'un morceau de filament, et
Figo 6 est une vue en-dessous,considérablement agrandie de la même pièce de filament.
L'appareillage représenté comprend une base 3 sur laquelle est monté un élément de refroidissement sous la forme d'un bloc rotatif de moulage ouvert 4 constitué par un matériau ayant une conductibilité et une résistance élevée et dont la température de fusion est au-dessus de celle du métal dont le filament est formé et qui possède une masse suffisante pour dis- siper, non seulement la chaleur induite par l'élévation de température du métal au-dessus de son point de fusion, mais aussi la chaleur latente de fusion du filament lorsque celui-ci est formé sur la surface du bloc, à partir du courant de métal fondu qui vient encontact avec luio Le bloc est fait d'un matériau de grande solidité,
en raison des vitesses élevées auxquelles celui-ci est amené à tournero
Des expériences ont indiqué que le moule ouvert peut prendre la forme d'un cylindre ou d'un cône de masse considérable, ou il peut être constitué par une courroie métallique continue;,sur laquelle le métal fondu fait contact.
Chacun de ces derniers types de moules a donné, en pratique,des services limités dans la fabrication de filaments à partir de certains métaux mentionnés précédemment, y compris ceux ayant une tension de surface liquide élevée, comme ci-après indiqué.Il a été aussi trouvé que lorsque l'élément de-refroidissement ne possède pas une masse suffisante pour dissiper la chaleur de fusion du métal qui fait contact avec lui, on peut prévoir un refroidisseur externe pour ledit élément, et ceci peut être accompli de toutes manières désirées et bien connues des techniciens.
Le bloc de refroidissement 4 doit être prévu avec une surface très lisse, polie, préférablement sous forme d'une cavité sphérique ou ellipsoï- dale 5. La courbure exacte de cette surface variera conformément à la tension de surface du métal utilisé pour produire les filaments, En ayant une surface concave l'action centrifuge du moule se développe dans le métal fondu et produit une force normale supérieure contre la surface du moule, et de ce fait, des ruptures de surface de métal fondu se produisent au point d'impact et produisent le contact intime désiré et l'effet de refroidissement qui s'en suito Ainsi, on utilise la force centrifuge dans le métal après contact pour briser la tension de surface et faciliter le refroidissemento Plus la tension de surface du matériau du filament est élevée à la:
température d'éjection vers le moule, plus il est difficile de forcer le courant contre le moule avec une vitesse suffisante pour provoquer le contact intime qui facilite la circulation de la chaleur à partir du flux de liquide sur le bloc de refroidissement, et plus est court le rayon de courbure de la ca- vité 5' de façon à obtenir l'effet de refroidissement désirée On envisage ainsi que la courbure de la surface du moule peut être changée pour satisfaire à diverses conditions.
Le bloc de refroidissement 4 est entraîné autour de son axe vertical par un moteur à vitesse élevée 6, monté sur la base 3.-Il est désirable que la vitesse du moteur puisse varier pour couvrir une -gamme étendue,car il a été découvert que les vitesses d'approximativement 10 à 30.000 révolutions par minute ont conduit à des résultats efficaceso Dans tous les cas,
il
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est essentiel que la vitesse de la surface du bloc de refroidissement au point de contact du métal fondu soit suffisamment élevée par amener le métal solidifié à se mouler rapidement par la force centrifuge produite par le bloc en rotationo Le caractère lisse de la surface 5 doit être tel qu'aucun changement de surface plus grand que l'épaisseur du filament ne soit rencontrée
Des finis ont été effectués sur le bloc de refroidissement à partir de moins 1 microinch, soit 0,00025 mm9 jusqu'à approximativement 0,001 inch, soit 0,025 mmo ainsi que cela a été vérifié au moyen d'un profiléomètreo Un finissage grossier peut seulement être utilisé pour les filaments de gros diamètres,et même dans ce cas,
on a trouvé difficile de faire fonctionner bien l'équipement et d'une façon continuée Des filaments fins ont été produits sur une surface dont le fini était de moins 1 microinch jusqu'à approximativement 40 microinches.
Un jet continu de métal fondu sur la surface 5 peut être obtenu en employant un réceptacle ouvert ou un tube éjecteur 7 pourvu à une extrémité d'un ajutage 8 ayant un orifice restreint 99 dont la dimension peut être réglée de toute manière convenable telle que, par exemple, en déplaçant ledit ajutage de façon qu'il puisse être remplacé par un autre; ayant un orifice de dimension différenteo L'extrémité opposée du réceptacle, constituée par la tête pourvue d'ouvertures 10, est établie pour recevoir à travers son entrée de la pression qui peut être mécaniquement ou pneumatiquement produi- te.
Dans ce but, 9 ladite tête 10 est connectée à un tuyau d'entrée de pression 11 adapté pour être connecté à toute source d'alimentation en-pression convenable, non représentée, susceptible de faire varier la pression pour éjecter le métal fondu à travers l'orifice 9 en un courant et de là, sur la surface tournante 5 avec une vitesse qui forcera ledit métal à faire un contact tellement intime avec ladite surface que la chaleur s'écoulera dudit métal pour produire sa solidificationo Le métal fondu dont la température peut être portée au-dessus de son point de fusion;, pour augmenter sa fluidité, est fourni au réceptable 7, par un réservoir 12, à partir duquel le flux du réceptacle peut être réglé au moyen d'une valve 13.
Le réceptacle 7 est porté d'une façon inclinée au moyen d'un large support 14 sur la base 3, et une connection à queue d'aronde 15 est prévue entre ledit support et le réceptacle pour permettre à ce dernier d'être réglé par glissement pour varier le point de contact du métal et l'amener en différentes positions entre le centre de rotation du bloc 4 et la périphérie de sa surfaceo Le but poursuivi au moyen de cette variante apparaîtra plus clairement dans la suite de la descriptiono
Le métal est éjecté du réceptacle 7 sous forme d'un courant liquide et frappe la surface ouverte du bloc de refroidissement sous forme de liquide.
La surchaleur et la chaleur latente de fusion sont elevées du liquide par le contact intime avec ledit bloc9 et il est ainsi solidifié et projeté de la surface 5 par la force centrifuge produite par le bloc en rotationo En conséquence, une continuité existe entre le métal dans le réceptacle 7, le métal fondu dans l'air au cours de son chemin à la surface 5, et le liquide et la métal solide sur ladite surface ;
ainsi qu'entre le métal sur ledit bloc et celui qui a déjà quitté le bloc pourvu que les variations ci-dessous décrites, -soient contrôlées de façon à produire un filament continuo
Les variables (1) température du métal fondue(2) vitesse d'éjection du réceptacle 79 et (3) dimension de l'orifice (9) peuvent être mises en corrélation avec (4) la vitesse de surface produite par le bloc en rotation (4) au point de contact du métal fondu pour produire des filaments de diverses épaisseurs, de diverses largeurs et de diverses longueurs et en modi-
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fiant une ou plusieurs desdites variables pendant le processus de fusion, des variations dans lesdites dimensions peuvent être obtenues.
D'une façon générale, plus est élevée la température du métal fondu, plus lente est la vitesse d'éjection de celui-ci, avec une dimension d'orifice donnée et une vitesse de surface de moule donnée, et plus le filament est fine De plus, avec toutes les autres variables maintenues, cons- tantes, plus la vitesse d'éjection se rapproche de la vitesse de surface au point de contact, plus est grande la continuité du filamento Enfin, avec toutes les autres variables maintenues constantes;,plus est grande la dimension de l'orifice plus le filament est large.
Les formules pour ces contrôles peuvent être exposées spécifiquement comme suit g Si la vitesse de surface du bloc de refroidisssement au point de contact est fixée et le point de contact est maintenu à une distance constante donnée du centre de rotation avec la dimension de l'orifice donnée, la longueur ainsi que la largeur du filament ou des filaments est fixée, Cependant il y a encore de disponible deux autres variables, à savoirs la, température du métal fondu et sa vitesse d'éjection. Si la température, est. maintenue constante et la vitesse d'éjection est modifiée, une augmentation dans cette dernière affectera la tendance de la part du métal fondu, à s'empiler sur le bloc de refroidissement, avec le résultat que le filament augmentera en épaisseur.
Inversement, lorsque ladite vitesse d'éjection est diminuée, ledit empilage est diminué jusqu'à ce que, à une vitesse donnée, le filament le plus fin possible sera produit avec une température de travail donnée du métal fondu ; une réduction complémentaire dans ladite vitesse aboutit à la production de filaments discontinus. Une réduction progressive dans la vitesse d'éjection produira des filaments de plus en plus courts jusqu'à ce que - comme précédemment suggéré - le rapport longueur à largeur du filament se rapproche de l'unité et que le -filament devienne une particule de poudre ou flocon.
Dans le cas où une variation de l'épaisseur du filament est désirée, sans modifier la vitesse d'éjection, le processus de contrôle peut être trouvé dans la température du métal fondu. Si cette température est augmentée, la fluidité du métal est augmentée ou, en d'autres mots, la tension de surface du métal est diminuée et une plus grande énergie est appliquée au métal. Cet excès d'énergie doit être absorbé avant que le métal se solidifie, ou autrement pendant la période de contact avec le bloc de refroidissement, le métal serait sous forme liquide pendant une plus longue période de temps.
Si la vitesse d'éjection est telle qu'elle produise des filaments disconti- nus à une température donnée, alors, à une température plus élevée, le filament deviendra continu, bien que la quantité de métal éjecté par unité de temps soit la même, et un filament plus fin en résultera
Ainsi, de façon à produire le filament le plus fin possible, une température.de métal fondu excessivement élevée est utilisée avec une vitesse d'éjection minimum par rapport à la vitesse de surface excessivement élevée au point de contact.
On supposera maintenant que la température, la vitesse d'éjection, la dimension de l'orifice et la vitesse de rotation du bloc de refroidissement sont toutes maintenues constantes. Dans ces conditions, il est possible d'altérer la vitesse de surface effective au point de contact par translation de ce point entre une position légèrement désaxée de l'axe central du bloc et une position au voisinage du bord périphérique de celui-ci.
On peut supposer qu'avec les constantes ci-dessus, le filament continu le plus fin est produit avec un point de contact placé à mi-distance entre lesdites limites. Dans ces conditions, le réglage du réceptacle 7 avec son ajutage 8 vers le centre de rotation du bloc 4 continuera à produire un filament sans fin, mais il deviendra progressivement plus épais et, inver-
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sèment, la translation de l'ajutage vers la périphérie du bloc produira des filaments discontinus de longueur décroissante* jusqu'à ce que le matériau en poudre,
sus-mentionné soit obtenue Il doit aussi être noté qu'un long filament continu peut être produit avec une épaisseur variable en déplaçant le point de contact lentement vers le centre de la surface du moule tandis que ledit filament est en cours de formationo
Si l'angle d'incidence que le jet de métal fondu forme avec la surface du bloc de refroidissement est modifié, aucun effet apparent sur le filament n'est observéo Cependant, l'angle d'incidence avec lequel le métal solide quitte la surface est une fonction de la continuité du filament, l'épaisseur et la largeur de celui-ci,ou la masse par unité de longueur , la densité du métal utilisée le degré de pli de la surface 5 et la vitesse de la surface du bloc de refroidissement au point de contacta Ainsi,
l'angle d'incidence du métal solide sortant peut être fixé par rapport à certains dispositifs extérieurs tels qu'un réceptacle collecteur ou analogue étant donné que le point de départ dépend du point auquel le,métal fondu frappe par rapport aux dispositifs ditso Etant donné que, la trajectoire du filament est fixeil est possible de diriger le filament quittant l'appareil dans une direction donnéeo
La figo 3 est un graphique montrant la variation de longueur et de l'épaisseur avec le paramètre constitué par les vitesses de contact. La figo 4 est un graphique analogue montrant la variation de la longueur et de l'épaisseur avec le paramètre des vitesses d'éjection.
En se rapportant à la fige 3, lorsque la vitesse d'éjection est maintenue à environ 150 pieds par seconde (soit 45 mètres par seconde) (dimension d'orifice, température du métal et type du métal ou de l'alliage étant constants) on obtiendra dés filaments contenus (dont l'épaisseur pourra varier entre 10000 microns jusqu'à tout près de zéro micron) lorsque la vitesse de contact est augmentée de par exemple, 50 à 400 pieds,par seconde, soit 15 à 120 mètres. Après cela, il y aura des filaments discontinus avec une diminution progressive de longueur jusqu'à ce que des poudres ou paillettes soient atteintes, bien avant que la vitesse de contact de 1000 pieds par seconde (soit 300 mètres/seconde) ne soit atteinte.
Comme on le verra dans la fig.4, avec une vitesse de contact main- tenueà 600 pieds, par seconde (soit'180 mètres/seconde) (et avec des dimensions d'orifice, température de métal, type de métal ou alliage demeurant constants) en obtiendra une poudre ou paillette avec des vitesses d'éjection s'étageant entre 0 et un peu au-dessus de 200 pieds par seconde,(soit 60 mètres/seconde) des filaments discontinus seront produits avant 300 pieds par seconde (soit 90 mètres/seconde) et ceux-ci augmenteront de longueur jusqu'à ce que la vitesse d'éjection atteigne environ 600 pieds par seconde (soit 180 mètres/seconde) où des filaments continus seront produitso
Le chiffre d'épaisseur minimum indiqué par les lignes sombres dans les figures 3 et 4 est 1,0 micron.
Ces graphiques des figs. 3 et 4 montrent la tendance des courbes.
Un appréciera que la forme des courbes et leur position par rapport aux abcisses et ordonnées varieront lorsque le métal ou l'alliage est modifié ou lorsque la dimension de 1 '.orifice ou la température du métal spécifique change ou lorsque la vitesse relative d'éjection et les vitesses de contact sont modifiées.Les chiffres, cependant, illustrent la marge de contrôle possibleo La précision du contrôle n'est évidemment pas supérieure à la précision du contrôle de toutes les variables.
En utilisant un bloc de refroidissement tel que décrit avec des vitesses de surface de contact variant de légèrement au-dessus de zéro à 1000 pieds par seconde (soit 300 mètres/seconde) des filaments ont été produits
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dont les dimensions minima s'étagent entre approximativement 1,8 à 4,0 microns en largeur et en épaisseur, et pouvant* atteindre des longueurs de ' 2000 pièce (soit 600 mètres).
Dans ces conditions, idéales;, des filaments ayant une épaisseur minimum de 1 micron et une largeur minimum de 1 micron peuvent être produits
On doit encore noter qu'avec la production d'un filament d'épaisseur donnée, la chaleur qui doit être absorbée par le bloc de refroidissement par unité de temps augmente lorsque la largeur du filament augmente, si bien qu'avec des filaments anormalement larges, il est nécessaire de prévoir un refroidissement extérieur pour le bloc de refroidissement ou au- trement, la longueur du filament produit pendant une coulée de métal est limitée
Dans des expérimentations,
les plus grandes épaisseurs et largeurs produites dans un filament continu atteignaient 100 microns pour l'épaisseur et 5000 microns pour la largeur* La plus grande épaisseur et la plus grande largeur produite dans un filament discontinu atteignaient 700 microns pour l'épaisseur et 6000 microns pour la largeur.On doit noter ici., que la discontinuité du ,filament n'est pas due à la différence dans les vitesses d'éjection et de contact, mais plutôt à la capacité calorifique limitée du bloc de refroidissement.
Bien que ces mesures minima et maxima puissent être considérées comme des gammes-pour tous les buts pratiques, on doit comprendre que l'in- vention n'est en aucune-manière limitée à de telles gammes. En fait, il doit être possible, avec une alimentation continue en métal fondu de prolonger la longueur d'un filament jusqu'à l'infinie,
Le type de surface de contact décrit ici a l'avantage de faire varier la vitesse de surface lorsque le point de contact varie du centre de rotation à la périphérie de la surface.Ceci serait également vrai de la surface d'un cône;
, car lorsque le point de contact se déplace parallèlement à l'axe de symétrie du cônela vitesse de surface est modifiée,, Cependant, étant donné que le cône possède une surface convexe,le seul procédé pour traiter le problème du changement de la tension de surface est d'altérer la température de la charge fondue.
Des vues considérablement agrandiesdessurfaces supérieure et inf é- rieure d'un filament fabriqué suivant l'inventions sont représentées dans les figSo 5 et 6.
En ce qui concerne la figo 5? il peut être utile pour sa compréhension de se référer à un document techniques, TP 3159 E, publié dans le "Journal of Metals" de Décembre 1951 Transactions AIME. Il est clair, d'après ces deux figures, que la surface supérieure est caractérisée par des marques de rétrécissement des dendrites en relief et -des lignes de stries, tandis que la -surface inférieure, qui faisait.-contact avec le bloc de refroidissement, est lisse à l'exception de marques de polissage, de marques de soufflures et d'impressions provoquées par des gravures ou autres, sur le bloc.
Un filament métallique fondu peut être distingué d'un filament produit par d'autres procédés, comme, par exemple, par travail à froid, ou travail à froid et-traitement thermique, en vertu de la différence existant dans les caractéristiques miorostructurales des filaments.Un filament fondu a un grain non uniforme, de grandes dimensions et des formes non uniformes tandis qu'un filament travaillé a un grain qui est uniformément petit et de dimensions uniformes. De plus, la microstructure du filament fondu est constitué d'une phase hétérogène ou distribution d'inclusions en opposition à des filaments formés par d'autres procédés*. La structure sub-grain du filament fondu est une mosaïque comparée avec la structure subgrain en forme de polygone, des filaments travaillés et traités thermiquement.
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Conformément à des caractéristiques de l'invention, des filaments fondus ont été produits dans le cas où la, solidification a été effectuée à un taux de 50 à 1000 pieds par seconde (soit 1950 à 300 mètres/seconde) comme il sera apprécié diaprés la description qui précède, ces taux peuvent être variés considérablement pour obtenir différents résultats désirés.
En raison de la grande vitesse de solidification, il est utile de considérer le procédé de mesure du taux de solidification.. Les filaments fon- dus formés, portent .sur leurs surfaces inférieures l'impression de toutes marques placées sur le bloc de refroidissement. Etant donné que la tension de surface de tous les métaux fondus est élevée, il est évident que le mé- tal doit être solidifié,pendant qu'il se trouve sur le bloc de refroidisse- ment.
Le métal'n'est jamais sur la surface de refroidissement pendant toute la durée d'une révolution complète de la surface (car s'il l'était, il en .résulterait un chevauchement ou un empilage du matériau).En fait, avec la présente invention telle que décrite, seulement environ une demi-inch (spit
1,27 centimètre) de filament fait contact avec la surface à un moment quel- conque, c'est-à-dire que le métal fondu atteint la surface du bloc de refroi- dissement à la même vitesse que le métal fondu quitte la surface.
Il est alors transformé de l'état liquide à l'état solide pendant qu'il se trouve sur le bloc de refroidissement en rotation, sa vitesse minimum de solidification peut être calculée, connaissant la vitesse de la surface au point de contact et la longueur du filament faisant contact avec lui à un instant quelconque.
Ainsi, 1 invention sera décrite plus complètement au moyen des exemples spécifiques suivants, de réalisation
EXEMPLE 1.
En employant un bloc de refroidissement en aluminium, ayant un diamètre de 3 inches (soit 7,62 centimètres), un poids de 0,6 libres (soit
252 grammes) et un rayon de courbure de 5" (soit 127 mm) et ayant une fini- tion de surface de 30 microinches (soit 0,76 mm) et en employant un orifice rond en verre d'un diamètre de 30 microns (soit 0,76 mm), de l'étain fondu ayant une tension de surface de 526 dynes par centimètre, à la température ¯ Ts = 50, a été éjecté à la vitesse de 75 pieds/seconde (soit 22,5 mètres/se- conde) à une pression de 6 lbs. (soit 0,42 kg/m2). La vitesse de contact était de 300 pieds/seconde (soit 90 mètres/seconde) et l'angle de contact était de 90 .
Des filaments ont été produits, ayant une longueur de 15 pieds (soit 4,50 m), une épaisseur de 10 microns et une largeur de 200 microns.
Il est à noter que le symbole ¯ Ts 50 signifie que la températu- re du métal au moment de l'éjection était la température de fusion plus 50 .
EXEMPLE 2.
Avec le même bloc de refroidissement, le même orifice et le même métal que dans l'Exemple 1, mais en employant une vitesse d'éjection de
300 pieds/seconde (soit 90 mètres/seconde) à une pression de 15 lbs (soit
1,05 kg/m2) et un angle de contact de 10 , des filaments ont été produits avec une longueur de 22 pieds (soit 6,6 mètres), une épaisseur de 27 microns et une largeur de 300 microns.
EXEMPLE 3.
Dans cet exemple, un bloc de refroidissement analogue à celui de l'Exemple 1 a été employé, mais avec un fini de 2 microinches (soit 09025 mm).
L'orifice utilisé était en carbure de silicium. De l'étain ayant une ten- sion de surface de 514 dynes par centimètres à ¯ Ts= 200 était éjecté à la vitesse de 75 pieds/seconde (soit 2295 mètres/seconde), à une pression de 6 lbs par inch carré, c'est-à-dire 0,42 kg/m2. La vitesse de contact était de 300 pieds/seconde (soit 90 mètres/seconde) et l'angle de contact de 60 .
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Des filaments ont été produits ayant une longueur de 75 pieds (soit 2295 mètres) ,une épaisseur de 6,5 microns et une largeur de 220 micronso
Ces exemples ainsi que d'autres, de l'utilisation de l'étain, sont indiqués dans les tableaux suivants.
BLOC DE REFROIDISSEMENT ORIFICE METAL
EMI8.1
M Do Wto CRo Po Mo Sho Do Ts SoT.
A1 3" 0,6 5 30 VERRE 0 30 50 526 A1 3" 0,6 5 30 TERRE 0 50 526 A1 3" 0,6 5 2 Si C 0 200 514 ACIER 7" 2,4 10 50 ACIER 0 200 514 ACIER 7" 2,4 10 50 ACIER 0 300 50 526 EJECTION- VITESSE DE CONTACT FILAMENT Veo Po Vi A. To Wo L.
EMI8.2
75,' /s 6 300,1 /s 900 10 200 15 ft.
300/ /s 15 300ß /s 10 27 300 22 ft.
755' in 6 300 /s 600 695 220 75 f'to < 300,* /s 15 300,' /s 100 8 230 100 fez 755/ /s 4 300x /s 300 18 2000 10 fto LEGENDE M - Matériau D - Diamètre Wt - Poids en livres anglaises (un litre = 0,453 kg) CR - Rayon de courbure en inches (un inch = 2,54 om) F - Fini en micro-nches Sh - Forme - Rond ¯ Ts - Voir note ci-dessus
EMI8.3
SoTo - Tension de surface en dynes par omo /s - Pieds par seconde Ve- Approximation de la vitesse d'éjection P.- Pression en livres anglaises Vi - Vitesse de contact Ao - angle T.- Epaisseur en microns Wo - Largeur en microns L.- Longueur en piedso
Des exemples utilisant le zinc comme métal de filament sont donnés dans les tableaux suivants @ BLOC DE REFROIDISSEMENT ORIFICE METAL
EMI8.4
Mo Do Wto CRo Fo Mo Sh.
Do Ts SoTo A1 3" 0,6 5 2 VERRE 0 30 microns 100 778 A1 3" 0,6 5 2 Si C 0 30 microns 100 778 A1 3" 0,6 5 2 Mo, 0 30 microns 100 778
EJECTION VITESSE DE CONTACT FILAMENT
EMI8.5
Ve Po Via Ao Te à Lao 75 '/s 8 300' /s 30 15 300 2 fto 75 vis 8 500' /s 30 15 180 4 in.
EMI8.6
75 Vs 8 8002 -lys 30 15 50 70 microns
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Des exemples utilisant le plomb comme métal de filament sont donnés dans les tableaux suivants @ BLOC DE REFROIDISSEMENT ORIFICE METAL
EMI9.1
Mo Do Wt. CRo F. Mo Sho Do Ts S.T, ACIER 7il 294 10 50 ACIER 0 30 microns 100 438 A1 3" 0,6 5 2 ACIER 0 30 microns 100 438
EMI9.2
ACIER 7" 2,4 10 50 ACIER 0 14 microns 100 438 EJECTION VITESSE-' DE CONTACT FILAMENT Veo Po Vio A.
To Wo Lo 140' /s 9 200' /s 30 9 480 75 fto <.
EMI9.3
140' /s 9 200' /s 3oq 4 590 100 fto > 140' /s 9 200' /s 30 7 160 100 foto > -
Des exemples utilisant du cuivre a comme métal de filament sont donnés ci-dessous BLOC DE REFROIDISSEMENT ORIFICE METAL
EMI9.4
Mo Do Wto CRo Fo Mo Sho Do Ts S.T. CUIVRE 4" 1,3 5 2 Si C 0 30 microns 50 <
EMI9.5
CUIVRE 4" 143 5 2 Si C 0 30 microns 50 < CUIVRE 4vu 193 5 2 Si C 0 30 microns 50 <
EJECTION VITESSE DE CONTACT FILAMENT Ve Po Vio Ao To Wo Lo
EMI9.6
25 /s 3 1000" "/s 30 3 6 8 microns 75' /s 12 1000' /s 30 - 3 48 75 fto 150' /s 25 1000' /s 30 - 3 180 100 ft. >
Des exemples utilisant le cuivre comme métal de filament sont donnés ci-dessous, BLOC DE REFROIDISSEMENT ORIFICE METAL
EMI9.7
Mo Do Wt. CRo Fo M.
Sho Do Ts Sot ACIER 711 2,4 10 50 Si C 0 3 microns 50 ACIER 10 50 Si C 0 30 mirons 50 ACIER 10 50 Si C 0 300 microns 50
EJECTION VITESSE DE CONTACT FILAMENT
EMI9.8
Ve Po Vi A. T, Wo Lo 100' /s 60 400' /s 30 9 13 6 microns 100' /s 30 400' /s 30 19 76 18 fto 100' /s 3 50' /s 30 100 1200 100 ft. <
L'invention a aussi été utilisée pour faire des filaments de cadmium, bismuth;, indium, magnésium;, aluminium et de divers alliages de ces métauxo Parmi les alliages essayés, se trouvaient les alliages Pb-Sn 32-68;, 50-50, 60-40 ; Zn-Sn 50-50; Cu-Zn 70-30, 90-10 ; a1-Si
EMI9.9
97-3, Al-Cu 97d3 (Les nombres après le métal indiquent les pourcentages dans l'ordre).
Un exemple de l'effet du changement dans le rayon de courbure du bloc de refroidissement est intéressanto
Un bloc de refroidissement en aluminium ayant un rayon de courbure
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de 10" (soit 254 mm) a été utilisé. Un orifice rond dont le diamètre était de 0,010" (soit 0,254 mm) a été employé avec une vitesse d'éjection de 75 pieds/seconde (soit 22,5 mètres/seconde) et une vitesse de contact de 200 pieds/seconde (soit 60 m/s).
En employant de l'étain avec une tension de surface de 522 dynes par cm. à ¯Ts= 100, des filaments ont été formés.Mais, en employant du zinc avec une tension de surface de 778 dynes par cm. à ¯ Ts= 100, aucun filament ne se formait.Cependant;, tout le reste demeurant in- changé, la rayon de courbure du bloc de refroidissement a été changé pour l'amener à être égal à 5 inches (soit 127 mm) et, dans ce cas, à la fois l'étain et le zinc formaient des filaments.
Il doit être noté que l'aluminium peut être formé en filaments sur un bloc de refroidissement ayant un rayon de courbure de 1011 (soit 254 mm) quelle que soit la valeur de ¯ Tso De plus, si aucune cavité n'est utilisée et que la vitesse d'éjection soit maintenue basse, aucun filament ne sera produit, mais au contaire, le métal roulera au delà du bord du bloc de re- froidissement sous forme de petites billes.
Conformément à des caractéristiques de l'invention, il est possi- bledèeproduire une pluralité de filaments simultanément et avec le même ap- pareillage. Pour obtenir ce résultat, une pluralité d'ajutages ou d'orifices espacés doit être utilisée:,
L'invention s'étend et ce à titre de produit industriel nouveau à des filaments fabriqués en mettant en oeuvre une ou plusieurs des caracté- ' ristiques de l'invention.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations qui viennent d'être décrits elle est, au contraire, susceptible de variantes et -de modifications qui apparaîtront clairement à l'homme de fart.