Organe de contrôle thermostatique.
L'invention se rapporte à un organe de contrôle thermostatique.
Elle a pour but l'obtention d'un tel organe du type bilame dont l'un des éléments métalli- ques est constitué par un alliage ayant une ténacité et une limite d'élasticité élevées, combinées avec un coefficient de dilatation linéaire élevé.
L'organe de contrôle qui fait l'objet de la présente invention comprend des éléments métalliques ayant des coefficients de dilatation différents et est caractérisé par le fait que l'un desdits éléments métalliques est constitué par un alliage composé de 50 à 90 I/o de manganèse, de 3 à 30"/o de nickel et de 2 à 25 /a de cuivre.
A titre d'exemple, on a décrit ei-dessous, en se référant au dessin annexé, quelques modes de réalisation de l'invention.
La figure est un diagramme ternaire manganèse-euivre-nickel, sur lequel on a tracé un certain nombre de courbes correspondant à des valeurs constantes du coefficient de dilatation linéaire des alliages.
Bien que les alliages de manganèse, de nickel et de cuivre définis ei-dessus puissent être utilises sans traitement thermique pour atteindre le but de la présente invention, ceux qui figurent sur le diagramme ont subi une trempe à partir de 900 C et un êcrouissage subséquent. Les coefficients de dilatation de ces alliages trempes et travaillés à froid ne sont pas affectés d'une manière importante par un traitement thermique subséquent.
Dans le tableau ci-dessous, le titulaire indique les coefficients de dilatation linéaire de quelques alliages caractéristiques, à l'état trempé et travaillé à froid et aussi après un revenu à 450 C. Dans ce cas particulier, les mesures furent faites entre la température ordinaire et 100 C.
Coefficients de dilatation linéaire
Composition en 10-6 em/cm/ C
Mn Ni Cu Trempés Trempés % % % et travailles a partir Revenus
M/nO froid de 900 a 450
75 20 5 24, 7 26, 3 25, 5
75 5 20 23, 6 24, 5 22, 5
90 5 5 14, 5 22, 1 15, 6
72 10 18 26, 1 28, 3 21, 5
En plus du coefficient de dilatation linéaire élevé caractérisé par les valeurs indiquées ci-dessus, ces alliages possèdent d'autres propriétés précieuses qui les rendent utiles pour la fabrication d'objets où des coefficients de dilatation élevés sont nécessaires.
Le titulaire a constaté qu'il y avait une relation de proportionnalité approchée entre la résistance électrique et le coefficient de dilatation linéaire de ces alliages ; il a constaté, par exemple, que des alliages ayant une résistivité comprise entre 170 et 200. 106 ohms/cmS présentent un coefficient de dilatation li néaire dépassant 20. 10-6 cm/cm/degré C, et que les alliages ayant une résistivité inférieure à 150. 104 ohmslem3, ont un coefficient de dilatation d'environ
15. 10-6 cm/cm/degré C.
Une résistivité élevée, combinée avec un coefficient de dilatation élevé, est très utile dans certains types d'appareils électriques où l'on utilise la dilatation d'un organe de contrôle thermostatique chauffé par le passage d'un courant électrique.
Le titulaire a également constaté que les alliages de manganèse, de nickel et de cuivre ont un coefficient de variation de la résistivité en fonction de la température relativement bas. Ce coefficient est particulièrement bas dans les alliages ayant un coefficient de dilatation linéaire d'environ
15. 10-6 cm/cm/degré C et dans ceux où ce dernier coefficient dépasse 20. 10-6 cm/cm/degré C.
Tous ces alliages ont un module d'élasti- cité relativement élevé ; beaucoup d'entre eux ontun module d'élasticité dépassant 14000 kg/mm2, c'est-à-dire tombant dans la gamme des modules d'élasticité des aciers. Ces alliages possèdent également une résistance élevée à la fatigue. Ces propriétés diverses combinées avec des coefficients élevés de dilatation linéaire rendent ces alliages partieu- lièrement utiles pour la fabrication de rubans bimétalliques pour le contrôle des températures. Il est important que de tels rubans présentent non seulement un coefficient de dilatation linéaire élevé, mais aussi une limite et un module d'élasticité élevés.
Un facteur d'amortissement élevé est précieux également pour des matériaux destinés à cet usage, puisqu'il peut ainsi éviter le rebondissement des contacts électriques qui est fréquemment provoqué par l'emploi de tels rubans.
A titre d'exemple, l'on peut se référer aux rubans bimétalliques sensibles aux variations de température. Un type habituel de ruban est celui consistant en un élément à faible dilatation, forme d'un alliage à haute teneur en nickel tel que l'alliage nickel-fer contenant 36 I/o de nickel, combiné avee un élément à forte dilatation tel que le laiton, le cuivre ou certains alliages de nickel, de chrome et de fer.
En employant le même alliage à haute teneur en nickel (6iL /o de fer, 36 ouzo de nickel), qui a un faible coefficient de dilatation linéaire, et un alliage composé d'environ 72 /o de manganèse, d'environ 10 /o de nickel et d'environ 18 (t de cuivre, qui a un coeffi- cient de dilatation linéaire voisin de ou supérieur à 25. 106 em/em/degré C, on peut obtenir environ un déplacement double, pour une variation de un degré, de celui obtenu avec un ruban du type habituel ci-dessus. On peut aussi utiliser un acier ordinaire en com- binaison avec un des alliages décrits dans le présent brevet et obtenir des avantages consiérables.
L'élément à faible dilatation est, de préférence, en un alliage nickel-fer à 36 /o de nickel ou tout autre alliage fer-nickel contenant plus de 33 /o et même plus de 36"/o de nickel ; cet élément peut également être en n'importe quel métal ou alliage, dont des exemples sont indiqués dans les brevets de Réginald S. Dean ? 947065 et 1991438 dé- posés aux U. S. A. En fabriquant les ru- bans bimétalliques, l'on peut les souder, les fondre, les braser ou les traiter de toute autre manière conforme aux pratiques usuelles.
Bien que le titulaire ait mentionné, à titre d'exemple, des rubans bimétalliques, il est évident que de tels organes peuvent compren- dre plus de deux lames ou que le dispositif sensible à la température peut prendre la forme de dispositifs mécaniques connus, tels qu'un barreau à l'intérieur d'un. tube. D'une manière générale, la présente invention est applicable aux dispositifs thermostatiques où les alliages de manganèse, de nickel et de cuivre forment l'élément de dilatation élevée d'un tel dispositif qui utilise une différence de dilatation thermique de deux ou plusieurs matières.
Les alliages permettant d'obtenir le résul- tat visé comprennent ceux composés de 3 à 26"/o de nickel, de 2 à 25 /o de cuivre et de 67 à 80 11/o de manganèse. Une autre zone de composition présentant des propriétés exeellentes comprend les alliages renfermant de 8 à 20 I/o de nickel, de 7 à 19 O/o de cuivre, le complément étant constitué par du manga nèse, spécialement du manganèse électrolytique de pureté élevée. Des alliages partieulièrement avantageux sont ceux qui sont composés de 70 à 75"/o de manganèse, de 8 à 15"/o de nickel et de 15 à 90 /o de cuivre.
Un alliage particulièrement intéressant est un alliage d'environ 72 ouzo de manganèse, environ 10% de nickel et environ IS O/o de cuivre, particulièrement lorsqu'il est préparé à partir de métaux très purs, de préférence des métaux éleetrolytiques.
Le manganèse éleetrolytique à 99 /o ou mieux à 99, 9 /o convient en effet particulièrement pour la préparation des alliages à haute dilatation employés dans l'organe de contrôle suivant l'invention.
Deux autres groupes de compositions peuvent enfin présenter de l'intérêt ; ce sont, d'une part, celles qui contiennent 50 à 90% de manganèse, 4 à 20 ouzo de nickel et comme complément du cuivre dans la proportion minimum de 5 /o et, d'autre part, celles qui contiennent 60 à 85 O/o de manganèse, 5 à 30 ouzo de nickel et comme complément du cuivre dans la proportion minimum de 7 /o.