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Prooddd de fabrication, à partir de fibres Métalliques, 4'un. pièce do forme de porosité uniforme
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'une matière d'oeuvre de porosité uniforme, obtenue à partir de fibres métalliques de longueur et de grosseur quelconques, du sens que l'on désire, ladite ma- tière d'oeuvre étant caractérisée par un faible poids spécifique, une porosité ajustable et une bonne stabilité de forme. Les corps en fibres métalliques fabriqués sui- vant le procédé conforme à l'invention peuvent être utili- sés comme corps de base (squelettes) en vue d'une impré-
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gnation ultérieure à l'aide de matières synthétiques, do masses céramiques ou de substances minérales et métalliques.
Il est ai outre possible, grâce à la grande porosité que l'on peut obtenir à l'intérieur du corps moulé bu de la pièce de forme, de soumettre les fibres métalliques à un traitement de diffusion gazeuse ou liquide.
Il est déjà connu, d'une manière sensiblement analogue à celle utilisée dans la métallurgie des poudres, de placer'des fibres métalliques de façon disparate dans des moulée, et do les fritter ensuite sous pression Il n'est cependant pas possible d'obtenir, par ce procède, une densité uniforme, respectivement une porosité unifor- me ou ajustable du corps obtenu.
Il est difficile de pla- cer les fibres avec une répartition uniforme dans le moule de la presse* Les inégalités do répartition les plus légè- res se traduisent par d'importantes différences de demi té dans la pièce presséede sorte qu'un corps moulé , d'une porosité uniforme, ajustable et pouvant être reproduite, ne peut pas être fabriqué de cette manière connue.
Pour la fabrication d'une matière d'oeuvre de haute porosité à partir de fibres métalliques, on a déjà. proposé un procédé qui est caractérisé par le fait que l'on met les fibres métalliques en suspension dans un liquide et que l'on fritte ensuite, après l'avoir éventuellement comprimée à nouveau, la masse feutrée qui s'est déposée lors de l'évacuation dudit liquide. Dans ce procédé connu, on ne peut cependant utiliser que den fibres très courtes, d'un poids propre faible et, de ce fait, très minces, étant donné qu'il serait autrement impossible, même après un temps relativement bref, de les maintenir en suspension.
En outre, le traitement au moyen de liquides nécessite
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l'emploi de mesures techniques relativement coûteuses, ce qui constitue un désavantage*
On a trouvé qu'il était possible d'éviter les inconvénients rencontrés jusqu'1 présent et de fabriquer alors un corps moulé de porosité uniforme à partir de fibres métalliques, en empilant les fibres métalliques, et plus particulièrement des fibres d'acier, pour former un agglomérat que l'on fritte ensuite sous un volume cons- tant. Si on le désire, on peut, après le frittage, soumet- tre le corps moulé à une compression ultérieure.
La matière fibreuse doit être placée, par cou- ches aussi uniformes que possible, dans un moule d'un vo- lume approprié, de manière telle que l'espace disponible se trouve uniformément rempli sur tous les cotés et que la masse de fibres métalliques soit distribuée uniformé- ment dans tout le volume disponible du mouleLe volume du moule est prévu tel qu'il se produise une certaine tan- sion propre de la matière fibreuse, tension qui disparaî- tra sous 1'influence de la température du fritte' Pour des volumos relativement importanteet pour obtenir des propriétés déterminées , telles quoi par exemple, des août chou à sono différents de fibres,
un renforoement partiel ou une porosité variable à l'intérieur d'un oorps mopulé il convient do disposer la matière fibreuse dans le moule en plusieurs couches élémentaires On peut, on principe) utiliser à volonté n'impor- te quoi moule, rond ou polygonale danu lequel on empile les échevoaux de fibres dans le cens que l'on désire et, le cas échéant, nous différent/! angles relativement les @ uns aux autres On peut, par exemple, disposer radiale.
ment dans dos moules ronds les écheveaux de fibres coupés
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aux longueurs voulues, mais on peut également les disposer sous la forme d'un boudin sans fin dans le sens périphéri- que, ou encore adopter alternativement ces deux disposi- tions pour chaque couche successive, Ces modes d'exécution sont plus particulièrement appropriés à la fabrication de corps moulés ronds ou annulaires.
Le procédé de fabrication conforme à l'invention permet d'utiliser, à l'intérieur d'un corps, des fibres métalliques de différentes grosseurs et/ou de différentes largeurs.
Suivant une autre forme d'exécution du procédé conforme à l'invention, l'agglomérat de fibres peut être également obtenu en enroulant les fibres métalliques, sous une pression initiale, sous la forme de longs écheveaux de fibres pratiquement sans fin, sur un dispositif de mouli- net, de manière à obtenir un corps circulaire, La tension initiale peut être prévue telle qu'elle approche la résis- tance à la faction de l'écheveau de fibresOn peut aug- menter la densité de 1 ' agglomérat de fibres en utilisant un rouleau prosseur pendant l'opération d'enroulement, Par suite de l'adhérence réciproque des fibres individuelles de l'écheveau constitué,par exemple, par des fibre!) d'sier, on obtient déjà, avant le frittage,
un corps stable dans sa formes On retire ensuite du dispositif d'enroulement le corps préformé qui, par suite de l'accrochage des fibres entre elles lors de 1'enroulement, reste stable dans sa forme. Ledit corps fibreux possède maintenant une telle stabilité de forme que l'opération suivante de frittage peut être effectuée avec ou sans moule.
Dana Ion corps moulés fabriqués suivant le prao'.. dé conforme à l'invention, la porosité du matériau, qui
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peut atteindre au début jusqu'à 99 % et est répartie uni- formément dans la totalité du corps, peut être abaissée de retendue que l'on désire par compression consécutive, et être marna, le cas échéant , abaissée à un point tel que l'on obtienne un matériau élastique et flexible, d'une porosité réduite le cas échéant pratiquement à zére,
Pour la fabrication d'un corps moulé conformé- mont . :
!'invention, on place dons un moule de frittage les fibres Métalliques enroulée$ ou couples, dosées et) ré- gulièrement distribuées , puis on les fritte eoua un volume prédéterminé* Si l'on effectuait le frittage mana le main- tien constant du volume prédéterminé , il se produirait, par suite du poids propre du matériau, une diminution de dons!- t6 entre le fond du moule et les régions des couche$ supé- riouros de fibres. Toutefois, si l'on place un couvercle sur la moule rompli do fibroa métallique , si l'on fixe ce dernier dans une position déterminée,
la totalité du volume des fibres se trouvant à l'intérieur du moule pré- sente une tension initiale uniforme, qui s'établit par l'action réciproque do la tension individuelle des fibres.
Cette tension individuelle s'établit même avec des écheveaux formés de fibres parallèles, étant donné que les fibres plates, obtenues par enlèvement de copeaux d'un ruban ou d'un fil métallique, présentent des arêtes liée fendillées, par lesquelles les fibres s'accrochent et se fixent les unes aux autres. Avec des fils métalliques unis et parallè- les, disposés de la mené manière dans un moule, cette ten- sion initiale ne s'établirait pas.
Du fait que le frittage a lieu sans apport d'une pression extérieure, les fibres n'entrent en contact mutuel effectif qu'en un nombre d'endroits relativement faible,
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de sorte qu'il nu se forme lors du frittage qu'un nombre do points do soudure relativement faible à l'intérieur du matériau. Il s'ensuit que les différentes cavités à l'in- tériour du corps fritte sont relativement grandes en oompa- raison de colles d'un matériau de porosité correspondante fritte sous pression En conséquence, avec le procède con- forme à l'invention, il devient possible d'ajuster, d'une manière variable et pouvant Être reproduite, non seulement la porosité proprement dite,
mais également la dimension moyenne des cavités internes, en choisissant en fonction d'un volume prévu les masses de fibres suivant une gros- seur, une longueur de fibre et, en cas de besoin, suivant leur sens et leur poids global qui correspondent aux pro- priétés que l'on désire obtenir dans le corps à fabriquer* On obtiendra alors, pour un mêmevolume et une infime gros- seur, respectivement longueur de fibre, une porosité d'au- tant plus réduite que le poids total introduit sera impor- tant, alors que par contre pour un même volume et un poids total identique analogue, la porosité sera d'autant plus grande que les fibres présenteront une grosseur, respecti- vement une largeur, plus grande.
D'autre part, pour un même poids total et un mène volume, le nombre des points de soudure sera d'autant plus faible que les fibres.indi- viduelles présenteront une grosseur, respectivement une longueur plus grande. Ceci est important en vue du traite- ment ultérieur des corps frittes par compression complé- mentaire. moins le matériau à comprimer renferme de points de soudure et plus grande est la souplesse, respectivement l'élasticité du matériau obtenu après la compression des corps fibreux.
Avec de plus grandea hauteurs d'empilement, il
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est possible, suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, de compenser l'effet du poids propre du remplissage en prévoyant un profil correspondant des parois intérieu- res du moule, que l'on munit de rainures, de saillies ou de dispositifs analogues, ce qui permet de déterminer d'une manière reproductible le nombre des points de soudure dans le matériau et de régler à volonté la forme et la dimension des pores.
Les saillies, nervures, etc... empêchent un affaissement des fibres, sous l'effet de leur propro poids, lorsque la température du frittage se trouve atteinte Pour don corps fibreux comportât de grands intervalles en tre les parois latérales, il y a avantage à insérer) en- tre lesdites parois,, des pièces intermédiaires en cérami- que ou en graphite,munies de rainuras ou de saillie*
Une autre .possibilité, dans le cas de grandes hauteurs d'empilement, respectivement d'un poids indivi- duel élevé dos fibres, consiste , suivant une autre carac- téristique do l'invention,
à disposer Ion fibres métalli- ques de manière toile dans le moule que toutes les fibres se dressent perpendiculairement à la surface du fond du moule. Dans ces conditions, la rigidité des fibres Notai-' liques est particulièrement élevée dans le sens longitudi- nal des fibres. Cette façon do procéder est recommandée lorsqu'il s'agit par exemple de fabriquer, à partir de fi- bres d'acier, de longs corps cylindriques présentant une faiblo résistance à l'écoulement, pour des gaz ou des liquides.
Les moules de frittago devant être utilisés sont' réalisés avantagusement en graphite ou en céramique et comportent un couvercle amovible capable d'être fixé soli- dement en position pendant l'opération de frittage. Ce
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couvercle peut être prévu à surface intérieure unie, mais il peut également présenter à volonté une forme non plane quelconque, les masses de fibres pouvant, par unité de vo- lume, être disposées de la manière différente que l'on désire dans le corps moulé à fabriquer. Cette méthode per- met de fabriquer également, d'une manière simple, des corps.moulés à épaisseurs de paroi différentes.
La température de frittage à utiliser est fonc- tion de la nature du métal dont sont constituées les fi- bres, Elle ne doit pas dépassai* la température de ramollie* semant du métal employa ou la solidue de l'alliage, car autrement le métal devient trop mou et les fibres commen- cent respectivement à entrer en fusion, de sorte que le volume du moule pr6vu n'est plus entièrement rempli. L'é- quilibre entre la rigidité des fibres et leur poids pro- pre se trouverait dérangé, car il se produirait alors un espace libre disponible, de sorte qu'il ne serait pas possible de maintenir un volume constant,comme l'exige l'invention.
Pour faciliter l'opération de frittage,ou res- pectivement pour abaisser la température du frittage, on peut ajouter à 1 ' agglomérat de fibres métalliques des ad- ditions métalliques appropriées, telles que, par exemple, du cuivre, du bronze et autres, sous la forme d'un revête- ment ou sous la forme de poudre.
Par ailleurs, il est possible d'appliquer d'une manière connue en soi des revêtements sur le corps fibreux, ou bien ce dernier peut être traité à l'aide de masses d'imprégnation pour boucher les pores.. Suivant le matériau que l'on a choisi comme revêtement à appliquer sur les corps ou pour en remplir les pores, et suivant les condi- ,
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tions requises pour le produit final, il peut être néces- saire de soumettre encore le corps do fibres métalliques ainsi traité à un pluH long traitement thermiqueLa na- ture du traitement thermique oat connue en soi et est fonc- tion des propriété des divoraoa substances.pour les ma- titres synthétiquesil se situe généralement entre 100 et 250 C et,
pour les matières céramiques, la température nécessaire pout atteindra jusqu'à 1,800 C.
Dans de nombreux cas, il peut être opportun, pour augmenter la densité et en vue d'une forme particulière @ donner aux corps fibreux fabriquas conformément à l'inven- tion, de soumettre ces derniers, après avoir srtuni les fi- brcs d'un revêtement ou après avoir rempli les pores, à une compression supplémentaire. Des pressions allant jusqu'à 5' tonnes par centimètre carré se sont révélées avantageu- ses dans ces cas. Cette opération de compression peut également avoir lieu par un processus de laminage.
Les produite obtenus par le procédé conforme à l'invention peuvent servir à la fabrication de pièces des- tinées aux fins d'utilisation suivantes :
Des corps en fibres métalliques pour filtres, pour parties de machines, pour isolation phonique et pour isolation thermique ;
Des corps d'ossature poreux en fibres, dans les- quels la surface est munie d'un revétement on oéramique en métaux, en alliages de métaux, en combinaisons métalli- ques et/ou en mélanges de ces substances ou de ces miné- raux
Des corps poreux en fibres métalliques, dont les pores sont remplis de matières synthétiquesde céra- mique, de métaux, d'alliages de métaux, de combinaisons
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métalliques et/ou du mélanges de ces aubetancea ou de oeil minéraux
Des corps poreux en fibres métalliques) dans les- quels les fibres ont été ultérieurement;
ennoblira, en vue dos utilisations susmentionnées, à l'aide de métaux amé- liorant la résistance aux températures, à la corrosion et/ ou à l'oxydation du métal de base, comme par exemple pour des fibres en acier, des métaux du groupe III à VI du sys- tème périodique, et plus particulièrement, à l'aide de chro- me et d'aluminium.
REVENDICATIONS
1) Procédé de fabrication, à partir de fibres métalliques et plus particulièrement de fibres d'acier, d'une pièce de forme de porosité uniforme, caractérisé 'par le fait que l'on empile, dans un moule, pour former un agglomérat, des fibres métalliques présentant, si on le désire, des grosseurs et des longueurs de fibre différen- tes, en les disposant, le cas échéant, sous différents an- gles relativement les unes aux autres, ou bien que l'on enroule les fibres, sous forme d'un écheveau sans fin, sur un mandrin, les fibres ainsi préparées étant ensuite frit- tées, sous un volume constant, pour obtenir un corps moulé , ou une pièce de forme que l'on amène ensuite , le et* éché- ant,par une compression ultérieure,
à la faible porosité que l'on désire*
2) matériau nouveau de porosité uniforme, obtenu à partir de fibres métalliques et plus particulièrement de fibres d'acier, caractérise par une masse de fibres métalli- ques stable dans sa forme, disposée sous l'orientation que l'on désire et frittée sous un maintien constant de volume
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et dont la porosité peut être ajustée, le cas échéant par compression ultérieure, à la valeur que l'on désire, jusqu'à environ 99 %.
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) Utilisation du a<it4ï'ian de porcoiti unireroo, prepard oontorm6m.nt à l'invention, peur la 11'1oat1on de filtres de parties de machines et peu? lt1.o1t1on phonîo que et l'isolation thermique.