<Desc/Clms Page number 1>
La Société dite : STOPINC AKTIENGESELLSCHAFT à Baar
EMI1.1
(Suisse) (Suisse) "Système d'étanchéité de fermeture à glissement et utilisation de deux éléments de fermeture pour la formation du système d'étanchéité"
EMI1.2
- : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - C. I. : Demande de brevet suisse no 5027/82-9 déposée le 24 août 1982
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention concerne un système d'étanchéité pour les éléments de fermeture glissant l'un sur l'autre, avantageusement sous forme de plaques, d'une fermeture à glissement servant à la coulée de métaux en fusion, en particulier de métaux légers en fusion.
L'invention concerne en outre l'utilisation d'un élément de fermeture pouvant s'user par frottement qui se trouve en contact de glissement avec un élément de fermeture résistant à l'usure par frottement, en vue de la formation du système d'étanchéité cité ci-dessus, qui fait l'objet de la présente invention.
Dans le cas de fermetures à glissement telles que celles qui sont utilisées en ordre principal pour pour la coulée de l'acier, l'étanchéité est entre autres assurée par une rectification plane de précision des deux éléments de la fermeture (plaque de fermeture fixe et plaque de fermeture mobile). Comme on le sait, malgré l'utilisation de matières réfractaires de valeur particulièrement élevée et de qualité particulièrement bonne, l'acier en fusion qui s'écoule provoque une usure intense tant aux ouvertures de passage que présentent les plaques (ouvertures d'écoulement) qu'aux faces d'étanchéité, raison pour laquelle, déjà après quelques coulées, peu nombreuses, les plaques doivent, pour des raisons de sécurité, être remplacées.
Par la demande de brevet allemand publiée après examen sous le numéro DE-AS 24 04 881, on connaît un système d'étanchéité pour fermeture à glissement tournant qui est constitué par un anneau d'étanchéité en forme d'anneau de cercle, qui est concentrique à l'axe de rotation ; cet anneau d'étanchéité peut être monté à la périphérie des plaques ou entre les plaques, dans une rainure partant des faces d'étanchéité. Ce dispositif est destiné à empêcher la matière en fusion de sortir en passant entre les faces d'étanchéité des
<Desc/Clms Page number 3>
plaques, en direction de la périphérie de celles-ci, c'est-à-dire qu'il est considéré comme une sécurité contre une ouverture de passage en cas d'importante perturbation de fonctionnement ou d'endommagement.
Ce dispositif ne peut toutefois rien changer aux phénomènes d'usure cités ci-dessus, ni à la durée d'emploi des plaques, qui est limitée du fait de cette usure.
Une proposition faite dans la demande de brevet allemand publiée avant examen sous le numéro DE-OS 30 31 377 vise à apporter une amélioration aux systèmes d'étanchéité.
Selon cette demande de brevet, la pénétration de matière en fusion entre les faces de glissement des plaques doit être prévenue, de même que la solidification de matière en fusion ayant éventuellement pénétré en ces endroits doit être empêchée. Ceci est Dbtenu, selon la proposition en question, par le fait que l'on utilise des plaques de fermeture coopérant l'une avec l'autre qui sont faites de matières déterminées différentes, c'est-à-dire une plaque fixe en une matière douce, lubrifiante et s'humidifiant mal, présentant une haute conductibilité de la chaleur, et une plaque mobile en une matière dure et compacte, présentant une faible conductibilité de la chaleur.
En revanche, il s'est d'autre part avéré que, même en cas de faible humidification, il se produit toujours une certaine adhérence entre la matière des plaques et la matière en fusion et que lors de l'actionnement de la fermeture, une"attraction", c'est-à-dire une pénétration de faibles quantités de matière en fusion entre les faces de glissement des plaques ne peut pas être évitée. De plus, une forte conductibilité de la chaleur de l ? plaque ne peut pas être évitée. De plus, une forte conductibilité de la chaleur de la plaque fixe constitue bien un moyen convenable (en association avec d'autres mesures) pour
<Desc/Clms Page number 4>
empêcher la solidification de la matière en fusion dans zone de l'ouverture d'écoulement et pour assurer l'écoulement spontané lors de l'ouverture de la fermeture.
Toutefois, à une certaine distance de l'ouverture en question, la température qui règne à la face de glissement des plaques doit nécessairement être inférieure à la température de solidification de la matière en fusion, sans quoi l'étanchéité de la fermeture est compromise.
La question que l'on se propose de résoudre par la présente invention est d'assurer l'étanchéité le long des faces de glissement d'une fermeture à glissement au cours d'un grand nombre de mouvements de l'élément à glissement et de permettre ainsi d'obtenir des périodes de fonctionnement étendues sans que les éléments de la fermeture doivent être remplacés. Sous ce rapport, il convient de mentionner que dans certaines conditions de fonctionnement, en particulier dans le cas de la coulée de métaux léqers en fusion, l'usure aux ouvertures d'écoulement que présentent les plaques de fermeture est faible ; dans de tels cas, l'état des faces d'étanchéité qui glissent l'une sur l'autre est en pratique déterminant pour la durée d'emploi des plaques.
Le but poursuivi est atteint, suivant la présente invention, au moyen d'un système d'étanchéité qui est formé sous l'effet du déplacement relatif suivi entre un élément de la fermeture qui peut s'user par frottement au moins à sa face de glissement et un élément de la fermeture résistant à l'usure qui se trouve en contact de glissement avec le premier élément cité, bs éléments de la fermeture étant en même temps chargés par la matière en fusion, un mélange de particules d'usure par frottement et de particules de métal étant brumé entre les éléments de la fermeture, mélange qui est emmagasiné dans des creux sous forme de stries qui sont
<Desc/Clms Page number 5>
formés par usure dans la face de glissement de l'élément de la fermeture pouvant s'user par frottement et qui suivent la direction du déplacement.
L'emploi, également suivant la présente invention, d'éléments de fermeture pour la formation d'un tel système d'étanchéité, c'est-à-dire d'un élément de fermeture pouvant s'user par frottement au moins à sa face de glissement, en contact de glissement avec un élément de fermeture résistant à l'usure, pour la formation d'un système d'étanchéité entre les éléments de fermeture, avantageusement sous forme de plaques, d'une fermeture à glissement servant à la coulée de métaux en fusion, en particulier de métaux légers en fusion, se caractérise en ce qu'il consiste en l'actionnement suivi de la fermeture, chargée par la matière en fusion, et en la formation d'un mélange de particules d'usure par frottement et de particules de métal entre les éléments de la fermeture,
mélange qui est emmagasiné dans des creux en substance sous forme de stries qui sont formés par usure dans la face de glissement de l'élément de la fermeture pouvant s'user par frottement et qui suivent la direction de l'actionnement.
La présente invention assurant une fermeture étanche au cours de plusieurs milliers d'actionnements de l'élément à glissement, et même après plus de dix mille actionnements, avec les mêmes éléments de fermeture, la fermeture à glissement peut trouver de nouveaux domaines d'emploi. Elle peut par exemple être employée pour un fonctionnement de longue durée dans le cas de fours de fusion, dans le cas de fours d'attente ou de maintien à température élevée ou dans le cas de fours de coulée, sous la charge immobile de la matière en fusion, ou pour la coulée suivie de quantités de matière en fusion mesurées séparées lors du moulage en châssis.
<Desc/Clms Page number 6>
En rapport avec l'invention, il convient de rappeler que l'étanchéité doit êtreaassurée le long des faces de glissement des éléments de la fermeture, à partir de l'ouverture d'écoulement fixe, tant de toutes parts en direction du bord de la face de glissement que-pour la position de fermeture de l'élément de fermeture mobile-en direction de l'ouverture d'écoulement de celui-ci, et, par conséquent, dans le sens de déplia- cement ou dans le sens des"stries d'usure". En ce qui concerne la condition citée plus haut en second lieu, il est certainement surprenant que, suivant la présente invention, des creux ou"stries"formés par usure soient incorporés au système d'étanchéité.
Une utilisation, à dessein, de l'usure et, en particulier, de l'usure par frottement est tout à fait en contradiction avec la notion classique de la"lubrification", qui vise précisément à éviter l'usure et à réduire de frottement (ceci n'exclut évidemment pas que la matière pouvant s'user par frottement puisse présenter des propriétés de glissement favorables qui se manifestent comme faible frottement sur toute la face de glissement).
La formation de l'usure par frottement donnant des particules d'usure qui se mélangent à des particules de métal a été reconnue déterminante, suivant la présente invention, pour une étanchéité durable lors de l'actionnement suivi de la fermeture. On ne peut pas dire d'une manière générale et concluante quelles assodations déterminées de matières mènent au but, mais ceci peut-sur base de l'invention-être établi, d'un cas à l'autre, par des essais simples.
On peut se représenter en substance comment agit le mélange indiqué par le fait que la présence des particules d'usure par frottement empêche la formation, entre les faces de glissement, d'éléments métalliques présentant de la cohésion qui, lors de leur solidifica-
<Desc/Clms Page number 7>
tion sous la forme de languettes ou de lamelles de métal, mèneraient à la destruction rapide des éléments de la fermeture. Il est établi que le mélange présente une très faible résistance, mais qu'il existe cependant une certaine cohésion entre les particules, d'où une"élimination par lavage"est empêchée et les creux sous forme de stries restent constamment remplis de mélange.
Du reste, l'effet d'étanchéité ne dépend manifestement pas de ce que les particules de métal du mélange conservent la fluidité de l'état de fusion ou se solidifient (transitoirement) ; même si après une série d'actionnements, le récipient à matière en fusion est par exemple vidé et si la température aux faces de glissement de la fermeture s'est abaissée au point d'être nettement inférieure à la température de solidification de la matière en fusion, la fermeture peut ultérieurement, après que le récipient a à nouveau été rempli de matière en fusion, continuer à être employée de façon parfaite.
La présente invention peut tout aussi bien trouver son application dans le cas de fermetures à glissement linéaire que dans le cas de fermetures tournantes ou pivotantes ; le mouvement de rotation peut en outre avoir lieu en sens alternés (comme le mouvement qui a lieu dans le cas des fermetures à glissement linéaire) ou avoir toujours lieu dans le même sens. Le montage de la fermeture sur le four ou sur le récipient à matière en fusion peut en outre être effectué avec les faces de glissement en position horizontale, en position in- clinée-ou en position verticale.
La revendication 2 qui est formulée en fin de ce mémoire concerne un montage de l'élément de fermeture pouvant s'user par frottement et de l'élément de fermeture fixe auquel la préférence est accordée. La revendication 3 concerne le système spécifique qui est prévu dans le cas de la fermeture à glissement linéaire
<Desc/Clms Page number 8>
et la revendication 4 concerne le système spécifique qui est prévu dans le cas de la fermeture à glissement tournant. Les revendications 6 à 10 concernent enfin l'emploi de matières déterminées pour la fabrication des éléments de la fermeture.
On donnera ci-après une description amplement détaillée de différents exemples de réalisation de
EMI8.1
la présente invention qui sont illustrés par les dessins annexés à ce mémoire.
Dans ces dessins, la figure 1 représente, par une vue en coupe longitudinale, les parties essentielles d'une fermeture à glissement linéaire montée sur un récipient de matière en fusion ; la figure 2 est une vue en plan, en partie arrachée, de la face de glissement de la plaque de fermeture fixe de la fermeture qui est représentée sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue en plan, correspondant à celle de la figure 2, de la plaque de fermeture fixe d'une fermeture à glissement tournant ; la figure 4 est une vue, en coupe suivant la ligne IV-IV indiquée sur la figure 2 et à plus grande écnelle que celle-ci, d'une partie de la plaque de fermeture fixe et d'une partie de la plaque de fermet ure mobile ;
la figure 5 est la reproduction d'une micrographie du mélange de particules d'usure par frottement et de particules de métal, en coupe suivant la ligne V-V indiquée sur la figure 3, c'egt-à-dire perpendiculairement au sens du déplacement (agrandissement linéaire environ 150 fois), et la figure 6 est la reproduction d'une micrographie du même genre en coupe suivant la ligne VI-VI indiquée sur la figure 3, c'est-à-dire dans le sens du
<Desc/Clms Page number 9>
déplacement (agrandissement linéaire environ 165 fois).
En ce qui concerne l'exemple de réalisation qui est illustré par la figure 1 des dessins ci-annexés, on n'a représenté en traits pleins, sur cette figure, que les deux éléments de la fermeture-qui se présentent dans ce cas sous la forme de deux plaques planes 12 et 14 - d'autres parties de la fermeture à glissement 10, ainsi que les parties du récipient de matière en fusion sur lequel la fermeture est montée n'étant représentées qu'en traits mixtes. Le récipient de matière en fusion 1 contient du métal en fusion, désigné par le nombre de référence 3, par exemple de l'aluminium en fusion, et il présente une ouverture de coulée 2, qui débouche sur la fermeture à glissement 10.
La plaque de fond fixe 12 de la fermeture est maintenue dans une plaque de base 16 qui est fixée au récipient de matière en fusion 1, et elle présente une ouverture d'écoulement 13, qui forme la continuation de l'ouverture 2 du récipient. La plaque mobile 14 de l'élément à glissement de la fermeture est en contact de glissement avec la plaque de fond 12 ou, plutôt, avec la face de glissement 9 de cette plaque de fond, c'est-à-dire que la plaque mobile de l'élément à glissement peut être déplacée en un mouvement de va-et-vient le long de la face de glissement 9, dans les sens qui sont indiqués par la double flèche P sur la figure 1, avec l'élément à glissement 18 qui la contient.
L'ouverture d'écoulement 15 que présente la plaque de l'élément à glissement est, de façon connue, ou bien amenée à coïncider avec l'ouverture d'écoulement 13 que présente la plaque de fond 12 (position d'ouverture de la fermeture). A l'ouverture d'écoulement 15 peut être raccordée, de façon connue, une buse de coulée 17, qui est montée dans l'élément à glissement 18.
Il est superflu que le reste du montage de la fermeture que l'on peut voir sur la figure 1 des des-
<Desc/Clms Page number 10>
sins ci-annexés soit représenté dans le détail, pour la raison que sa représentation n'est pas nécessaire à la compréhension de la présente invention. Pour avoir une idée complète de ce montage, on se référera à la demande de brevet suisse numéro 3255/81-5 ou à la demande de brevet allemand numéro P 32 08 loi. 4, au brevet suisse numéro 523.730 et au brevet allemand numéro 19 51 447, qui donnent des exemples de réalisation de fermetures à glissement linéaire,. ainsi qu'à la demande de brevet européen publiée sous le numéro 0 040 692 ou à la publication de brevet allemand 30 13 975, qui donnent des exemples de réalisation de fermetures à glissement tournant.
Il convient toutefois de souligner ici que le système d'étanchéité qui fait l'objet de la présente invention peut être prévu non seulement dans le cas d'éléments de fermeture sous forme de plaques, à fa"e de glissement plane, comme celui qui est représenté sur la figure 1 des dessins ci-annexés par exemple, mais en principe dans le cas d'éléments de fermeture se présentant sous une autre forme, à face d'étanchéité par exemple cylindrique, conique ou sphérique.
L'étanchéité de la fermeture 10, lors de la mise en service, est de façon connue, assurée par le fait que les faces de glissement des deux plaques 12 et 14 sont absolument planes et que les plaques sont, de façon constante, maintenues serrées ensemble perpendiculairement aux faces de glissement.
Afin, toutefois, que l'étanchéité soit assurée non seulement pour quelques actionnements, relativement peu nombreux, mais, comme il est voulu selon la présente invention, même en cas de fonctionnement suivi, comportant des milliers d'actionnements, l'un des éléments de la fermeture, dans le cas considéré ici la plaque de fond fixe 12, est fait, au moins le long de sa face de glissement 9, d'une matière pouvant s'user par frottement, tandis que l'autre
<Desc/Clms Page number 11>
élément de la fermeture, c'*est-à-dire, dans ce cas, la plaque mobile 14, est fait de matière résistant à l'usure par frottement.
La capacité d'usure par frottement de la matière pouvant s'user est révélée par les phénomènes d'usure qui se manifestent à la face de glissement 9 de la plaque 12, phénomènes d'usure qui sont indiqués de façon précise par les représentations des figures 2 et 4 des dessins ci-annexés et qui seront expliqués ci-après de façon détaillée ;
Si la fermeture, qui comporte des plaques 12 et 14 faisant l'objet de la présente invention et qui est chargée de matière en fusion 3, comme l'indique la représentation de la figure 1 des dessins ci-annexés, est actionnée de façon suivie, c'est-à-dire si la plaque que porte l'élément à glissement est déplacée en un mouvement de va-et-vient dans les sens indiqués par la double flèche P, par rapport à la plaque de fond, il se produit rapidement à la face de glissement 9 de la plaque pouvant s'user par frottement 12, une usure qui se présente comme celle qui est indiquée sur la figure 2 des dessins ci-annexés.
Il se forme, dans une zone superficielle qui, à partir du passage d'écoulement 13, s'étend approximativement sur la longueur de course vers le deux côtés (le passage 15 est représenté sur la figure 2 en position de fermeture), des creux 19 sous forme de stries, qui sont formés et disposés plus oumoins au hasard et qui suivent en substance le sens du glissement. La largeur de la zone superficielle mentionnée correspond approximativement au diamètre du passage d'écoulement 13 (même si ce diamètre est par exemple supérieur à celui du passage d'écoulement 15), et elle peut même, comme l'indique la représentation de la figure 2 des dessins ci-annexés, être quelque peu supérieure à ce diamètre. La figure 4 représente cette usure type par une vue en coupe transversale et
<Desc/Clms Page number 12>
à plus grande échelle que la figure 2.
Comme on peut s'en rendre compte en examinant le dessin, les creux ou"stries d'usure"19 mentionnés plus haut ne sont toutefois pas vides, mais sont au contraire remplis, dès le début du fonctionnement de la fermeture, d'un mélange de matières, désigné par le nombre de référence 20, qui se forme entre la plaque 12 et la plaque 14 lors de l'actionnement de la fermeture et qui est emmagasiné dans ces creux 19. Il s'agit d'un mélange de particules d'usure par frottement de la plaque 12 pouvant s'user et de petites particules ou gouttelettes de matière en fusion 3 qui, lors du mouvement de glissement, sont attirées et retenues entre les plaques. Comme l'indique la figure 4 des dessins ci-annexés, la face de glissement de la plaque résistant à l'usure 14 reste, selon l'attente, pratiquement lisse et sans usure.
Les phénomènes et les opérations qui ont été décrits plus haut ont pour effet que la fermeture reste apte au fonctionnement et parfaitement étanche pendant un très grand nombre d'actionnements. Par conséquent, dès le début du fonctionnement, eil est créé, de la manière qui a été décrite plus haut, un système d'étanchéité entre l'élément 12 et l'élément 14 de la fermeture, du fait de l'actionnement de la fermeture, qui est chargée de matière en fusion. Il s'est révélé que l'usure, c'est-à-dire la profondeur des stries 19, n'augmentait pas de façon constante, mais restait pria- tiquement stationnaire après quelques centaines d'actionnements. La profondeur observée des stries va de quelques dixièmes de millimètre à un peu plus d'un millimètre.
Il est en principe possible d'obtenir de la même manière le système d'étanchéité qui a été décrit ci-dessus en prévoyant les éléments de la fermeture de façon inverse-c'est-à-dire en prévoyant l'élément ré-
<Desc/Clms Page number 13>
sistant à l'usure fixe et l'élément pouvant s'user mobile. Ceci peut toutefois, à un autre point de vue, présenter certains inconvénients, par exemple pour la raison que la face de glissement qui peut s'user est de façon constante en contact avec la matière en fusion immobile 3.
Comme on peut le remarquer, le phénomène d'usure décrit ci-dessus, avec emmagasinage d'une quantité de matière à la face de glissement qui peut s'user ne se présente que dans la zone de surface indiquée, qui est représentée sur la figure 2 des dessins ci-annexés, mais ne se présente pas dans les zones environnantes de la face de glissement 9. Ceci signifie (comme l'indique également la composition du mélange 20) que ce phénomène est lié à la présence de matière en fusion.
Il est à supposer que, lors du mouvement relatif qui se produit entre les éléments de la fermetures, de faibles quantités de matière en fusion sont attirées et retenues entre les faces de glissement et qu'elles provoquent alors l'usure, éventuellement après leur solidification ; le phénomène a précisément été observé que dans le cas de matières qui ne sont en elles-mêmes que légèrement humidifiées par la matière en fusion (par exemple, différentes sortes de graphites). Bien que ce qui se produit à l'intérieur des "stries d'usure" 19 ne se prête pas à l'observation directe, il est présumé que la composition locale du mélange 20 se modifie toujours à mesure que l'actionnement de la fermeture se répète.
D'autre part, les particules du mélange, toujours à l'état refroidi, présentent une certaine cohésion. si, après un temps relativement long, le fonctionnement de la fermeture est suspendu et si les plaques de la fermeture sont séparées l'une de l'autre, le mélange continue à adhérer légèrement préférentiellement à la surface de la plaque 14, qui résiste à l'usure.
<Desc/Clms Page number 14>
Il n'est évidemment pas nécessaire que l'un des éléments de la fermeture soit entièrement en matière pouvant s'user, mais il suffit que la propriété d'aptitude à l'usure existe, au moins à la face de glissement de cet élément. L'élément en question de la fermeture, c'est-à-dire la plaque de fermeture 12, peut par exemple, sur son épaisseur, comporter deux ou plusieurs couches de matières différentes. On peut de cette manière fabriquer des éléments de fermeture qui, en plus de la propriété nécessaire d'aptitude à l'usure à la face de glissement, présentent d'avantageuses combinaisons de propriétés de matières, par exemple aux points de vue de la conductibilité de la chaleur, de la résistance à la flexion, de la dureté, etc.
A l'opposé de la figure 2, la figure 3 des dessins ci-annexés représente la face de glissement pouvant s'user de la plaque de fermeture fixe, désignée par le nombre de référence 22, d'une fermeture à glissement tournant. L'ouverture d'écoulement, prévue excentrée, que présente la plaque de fermeture 22 est désignée par le nombre de référence 23 et la position de l'ouverture d'écoulement qui est percée dans la plaque de fermeture mobile, résistant à l'usure (plaque qui n'est pas représentée dans le dessin), à l'état fermé, est dessinée par un tracé en traits mixtes, en 25.
Après un actionnement suivi de cette fermeture, par rotation de la plaque de fermeture mobile dans le sens indiqué par la flèche R sur la figure 3, il est obtenu l'image d'usure que l'on peut voir sur cette même figure, c'es c'est-à-dire qu'il s'est produit, dans la face de glissement pouvant s'user de la plaque 22 de la fermeture, des creux sous forme de stries, désignés par le nombre de référence 19', qui sont en substance circulaires et concentriques. Si, en revanche, la fermeture tournante n'avait, comme il est également connu, été ouverte et
<Desc/Clms Page number 15>
fermée que par des rotations partielles, de sens de rotation alternés, les creux 19'ne se seraient formés que dans une zone en arc de cercle correspondante, de longueur limitée.
Pour le reste, les particularités que l'on a décrites plus haut en se référant aux figures 1,2 et 4 des dessins ci-annexés concernant la formation et les propriétés du système d'étanchéité et, en particulier, concernant la quantité de matière emmmagasinée dans les stries d'usure sont également d'application dans le cas de l'exemple de réalisation qui est illustré par la figure 3.
Les micrographies que l'on a reproduites sur la figure 5 et sur la figure 6 des dessins ci-annex- és donnent la représentation de la structure du mélange 20 qui intervient dans la formation du système d'étanchéité (figure 4). Après que, dans le cas d'une fermeture tournante telle que celle qui répond à l'exemple de réalisation illustré par la figure 3, le système d'étanchéité a été formé de la manière décrite plus haut et que la fermeture a été utilisée pendant un temps relativement long, on a suspendu l'utilisation de la fermeture et celle-ci a été démontée. Lors de la séparation de la plaque de fermeture tournante de la plaque de fermeture fixe, la majeure partie du mélange emmagasiné dans les creux 19'continuait à adhérer à la face de glissement de la plaque tournante.
Cette face de glissement de la plaque tournante correspond au bord inférieur de la représentation des figures 5 et 6 des dessins ci-annexés, sur lesquelles elle est désignée par le nombre de référence 14'. La face de glissement 14', portant le mélange, a ensuite été recouverte d'une résine de coulée durcissante (désignée par la lettre G sur les figures 5 et 6) et, après la solidification de cette résine, on a coupé la préparation, d'une part, suivant la ligne V-V et, d'autre part, suivant la
<Desc/Clms Page number 16>
ligne VI-VI de la figure 3 et, par conséquent, dans le premier cas, transversalement par rapport au sens du déplacement et, dans l'autre cas, tangentiellement à une strie d'usure déterminée 19', c'est-à-dire à l'endroit de contact en question de la ligne de coupe dans le sens du mouvement d'actionnement.
On a ensuite pris, aux endroits en question, les micrographies qui sont reproduites sur les figures 5 et 6 des dessins ci-annexés. Dans ces deux images de coupe polie, les particules de métal emmagasinées, désignées par la lettre M, apparaissent sous la forme de taches claires, pratiquement blanches.
Les particules d'usure, désignées par la lettre A, qui sont mélangées aux particules de métal, sont grises.
Les taches foncées à noires plus ou moins grandes, désignées par la lettre H, représentent en revanche des creux dans le mélange ou des irrégularités du plan ce coupe polie qui se sont produites lorsqu'on a fait la préparation.
Comparativement à la figure 5, la figure 6 des dessins ci-annexés fait apparaître clairement le sens du mouvement qui a lieu lors de l'actionnement de la fermeture. Les deux figures représentent un mélange assez irrégulier ; il est toutefois considéré comme essentiel dans ce cas qu'il ne se soit pas formé de"grumelots de métal"relativement gros, mais que les particules de métal soient toujours entrecoupées de particules d'usure. On mentionnera ci-après, à titre d'exemples, quelques matières ou associations de matières déterminées de fabrication d'éléments de fermeture qui ont été utilisées avec succès pour la formation du système d'étanchéité qui est décrit ici. Il va de soi que ces indications ne peuvent être complètes.
Le choix, qui variera d'un cas à l'autre, doit être fait parmi des matières qui soient suffisamment stables par rapport à la matière en fusion dont il s'agira, à la tem-
<Desc/Clms Page number 17>
pérature donnée. Le point déterminant pour le choix de la matière convenable est de savoir si les phénomènes d'usure qui ont été décrits plus haut et le mélange peuvent être obtenus lors des essais de sélection en présence de matière en fusion, ce qui permettra alors la formation du système d'étanchéité et, en même temps, l'obtention d'un fonctionnement durable et sûr de la fermeture.
Des constatations et des essais faits jusqu'à présent ont confirmé qu'avant tout, le graphite et des mélanges de matières contenant une forte proportion de graphite, ou d'autres matières présentant une"structure en lamelles" caractéristique du même genre que celle des graphite et de ces mélanges se prêtaient à être utilisés comme matières pouvant s'user par frottement.
Exemple 1 :
Une plaque de fermeture en électrographite (teneur en graphite : 99 %, porosité ouverte : 18 % en volume) a été utilisée comme plaque fixe pouvant s'user par frottement, avec une plaque d'élément à glissement résistant à l'usure en oxyde de zirconium (or02 : 95 %) pour former une fermeture à glissement linéaire que l'on a montée sur une rigole de coulée. En actionnant la fermeture de façon suivie, on a coulé des quantités mesurées d'un alliage de fonderie d'aluminium (G-AlSi9Mg suivant la norme allemande DIN 1725, contenant 9 % de Si et 0,3 % de Mg), à une température d'environ 7500 C.
On a dans ce cas formé le système d'étanchéité de la manière décrite plus haut. La marche de la coulée a été suspendue après environ 3.000 courses d'actionnement sans perturbation, l'étanchéité de la fermeture étant parfaite, et on a démonté les plaques de la fermeture pour examiner le système d'étanchéité. Il s'est dans ce cas avéré que les plaques pouvaient encore être utilisées sans risque.
<Desc/Clms Page number 18>
Exemple 2 :
P, a formé une fermeture à glissement tournant d'une plaque de fermeture fixe pouvant s'user en nitrure de bore BN pressé à chaud, à structure de grille hexagonale, et d'une plaque pouvant tourner en Zoo 2 (même matière que dans le cas de l'exemple 1). Dans un appareil d'essai, on a, par ouverture et fermeture suivie de la fermeture, coulé de l'aluminium pur enfusion (Al : 99,5 %) à la température de 7500 C. L'essai a été interrompu après 965 actionnements (rotations) sans perturbation, au cours desquels le système d'étanchéité décrit plus haut s'était formé.
Exemple 3 :
La même fermeture que celle qui a été utilisée dans le cas de l'exemple 2 a été soumise à un essai de durabilité et de fatigue dans le même appareil d'essai et avec la même matière en fusion que dans le cas de cet exemple, les plaques étant toutefois de composition différente. Dans ce cas, on a utilisé en combinaison une plaque fixe en carbone à forte teneur en graphite {plus de 92 % d'électrographite) et une plaque tournante résistant à l'usure en une matière à forte teneur en alumine (Al203 : 90 %, sio2 : 8 %). La série d'essais ne comporta pas moins de 10.550 actionnemants c'est-à-dire de coulées alternant avec des interruptions plus ou moins longues, avec refroidissement correspondant des plaques de fermeture.
L'examen qui sui- vit révéla que les plaques de fermeture et le système d'étanchéité pouvaient encore continuer à fonctionner.
Exemple 4 :
On a monté une fermeture à glissement tournant comme fermeture de perçage sur un four de fusion et d'attente ou de maintien à température élevée pour de l'aluminium pur (température d'environ 7500 C).
<Desc/Clms Page number 19>
La fermeture était constituée par une plaque fixe en électrographite (graphite : 99 %, porosité ouverte : 14 % en volume) et par une plaque tournante en titanate d'aluminium Al-TiO-et le fonctionnement comporta de fréquentes coulées de quantités relativement faibles de matière en fusion. En un temps d'environ trois jours et demi, on effectua approximativement 800 actionnements de la fermeture sous pleine étanchéité. L'examen qui suivit révéla que les plaques et leur système d'étanchéité étaient encore aptes au fonctionnement à la suite de cette utilisation. Au moyen de plaques de fermeture faites des mêmes matières, on a, dans le cas d'une fermeture à glissement tournant montée sur un dispositif d'essai, atteint environ 6.400 actionnements sans perturbation.