Appareil d'extrusion La présente invention a pour objet un appareil d'extrusion, permettant notamment l'extrusion du plomb, par exemple, mais pou vant convenir également à l'extrusion d'autres matières, telles que les matières plastiques ou le caoutchouc.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, représente deux formes d'exécution de l'appa reil objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation d'un appareil conforme à la présente invention. La fig. 2 est une vue en coupe verticale de l'appareil par la ligne 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe transver sale, à plus grande échelle, du bloc d'extrusion de la fig. 2, par la ligne 3-3 de celle-ci ; et la fig. 4 est une vue en coupe, analogue à celle de la fig. 3, dans laquelle la matrice d'extrusion est remplacée par une matrice de revêtement.
L'extrusion en général, et celle du plomb en particulier, en vue de fabriquer des tubes de dimensions et<B>de</B> formes variées, ainsi que pour recouvrir ou chemiser des tubes et des tiges, a soulevé de nombreux problèmes diffi ciles à résoudre. Bien que de nombreux pro- cédés et dispositifs aient été conçus pour ré pondre aux besoins de l'industrie, aucun d'eux n'a vraiment donné satisfaction, car ils sont souvent trop compliqués et coûteux pour une utilisation industrielle généralisée. L'invention qui va être décrite ci-après apporte une solu tion à ces problèmes et permet la production de produits bien meilleurs à un prix relative ment bas.
Un appareil d'extrusion comprend une matrice ou filière à travers ou autour de la quelle on extrude une matière plastique, . telle que du plomb, une chambre adjointe à la filière destinée à fournir la matière plastique extrudée et pourvue d'un dispositif destiné à comprimer la matière plastique et<B>-</B>la forcer hors de la chambre à travers ou autour de la filière.
Dans la forme d'exécution représentée dans les fig. 1 à 3, l'appareil -d'extrusion 10 com porte deux montants verticaux 11 et 12 réunis l'un à l'autre par deux traverses 13 et 14 en forme de cornières. Ces traverses peuvent être soit soudées, soit vissées aux montants 11 et 12, et assurent, en plus de leur fonction normale qui est de maintenir l'écartement des mon tants, celle de guides formant supports pour un bloc d'extrusion 15 disposé à mi-distance entre les montants 11 et 12, Le bloc d'extrusion 15 est maintenu dans sa position centrale par rapport aux montants 11 et 12 au moyen de quatre vis dé commande 16, 17, 18 et 19, qui tournent par leurs extré mités extérieures,
dans les montants 11 et 12 et tourillonnent dans des paliers 20 et 21 fixés à la surface supérieure, respectivement infé rieure; du bloc d'extrusion 15. En réalité, les vis inférieures 16 et 17 peuvent être formées soit d'un élément unique traversant le pa lier 20, qui sera alors maintenu de façon à entourer le milieu de cet élément, ou bien elles peuvent tourillonner indépendamment dans le palier 20 et être accouplées par un élément -d'accouplement approprié interposé entre elles.
Les vis 18 et 19 peuvent être agencées de la même manière et reliées au palier 21 de façon qu'il soit constamment main tenu dans la position centrale entre les mon ta nts 11 et 12.
Les vis de commande 17 et 19 traversent et, de préférence, dépassent le montant 12 pour recevoir respectivement des poulies 22 et 23. La poulie\ 22, qui est accouplée - à la vis 17, est montée assez près de la face exté rieure du montant 12, tandis que la poulie 23, qui est portée par la vis 19, est suffisamment écartée du montant 12 pour que la courroie 25- qui l'entraîne ne gêne pas le. fonctionnement de la poulie 22.
Là courroie 24, enttaînant la poulie 22, et la courroie 25 sont entraînées toutes deux par des-poulies-26, respectivement 27, calées sur l'arbre de sortie 28 d7un réduc teur de vitesse approprié 29.
Dans le présent exemple; un moteur électrique 30 constitue la source d'énergie motrice, mais il va de -soi que toute 'autre source appropriée pourrait également être- utilisée: L'arbre 31 du moteur 30 porte un pignon droit 32 qui engrène avec un second pignon droit 33 calé sur un arbre 34 sortant du côté droit du réducteur de vitesse 29, ainsi que le montre la 'fig: 1.
Le mouve ment de rotation du moteur est ainsi transmis, par l'intermédiaire du réducteur de vitesse '29 et des poulies 22 et 23, qui ont le' même diamètre et tournent par conséquent à la même vitesse, aux vis de commande 16, 17., 18 et 19 et dans une direction ou dans l'autre, suivant le sens de rotation du, moteur.
La rotation de ces vis d'entraînement a pour effet de déplacer deux chariots 35 et 36 en les rapprochant ou en les éloignant du bloc d'extrusion, suivant leur sens de rotation. Dans la forme d'exécution représentée, les vis 17 et 19 sont filetées à droite et ont pour fonction de supporter et de déplacer le chariot 35. Une rotation de ces vis dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre déplace le chariot 35 vers la gauche en entraînant un piston 37 fixé au centre du chariot, et qui est susceptible de pénétrer dans une ouverture latérale du bloc d'extrusion 15, ainsi qu'il sera décrit plus loin.
Une rotation des vis 17 et 19 dans le sens des aiguilles d'une montre, dé placera le chariot 35 vers la droite en l'éloi= gnant du bloc 15. En ce qui concerne les vis de commande 16 et 18, qui sont filetées à gauche, c'est l'inverse qui se produira. La rotation en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre entraînera le chariot 36 vers la gauche à la fig. 1, et vice versa. Le chariot 36 est semblable au chariot 35 et porte également un piston central 38 .qui est susceptible de pénétrer dans une ouverture ménagée dans le côté gauche du bloc d'extrusion 15.
Lors de l'extrusion des métaux avec l'ap pareil représenté à la fig. 1, et notamment lors de l'extrusion de plomb, il est avantageux de maintenir la température du -bloc d'extru sion 15 entre certaines limites, afin que le métal conserve le degré de plasticité voulu. A cette fin, le bloc 15 est chauffé, de préfé rence au gaz ou à l'électricité, et il est égale ment pourvu d'un appareil de contrôle appro prié -. de la température. Dans le cas du chauffage électrique, on peut utiliser quatre éléments chauffants 39 à 42, qui seront dis posés à l'intérieur du bloc en des points situés au-dessus et au-dessous des points d'entrée des pistons 37 et 38 dans le bloc 15.
Ces éléments chauffants peuvent être connectés d'une manière appropriée quelconque qui dépend du caractère- et du type d'éléments chauffants utilisés. On peut également prévoir un élément thermostatique approprié en un point approprié du bloc d'extrusion 15 ou sur ce bloc, afin d'enregistrer la température de la matière extrudée, et de régler l'apport d'énergie calorifique suivant les besoins.
La fig. 3 montre, en coupe horizontale, le bloc d'extrusion 15 qui présente approximati vement la forme d'un cube pourvu d'une ou verture horizontale 43 qui le traverse trans versalement. La forme et les dimensions de cette ouverture lui permettent de recevoir les pistons 37 et 38 qui y coulissent, ainsi qu'il a été mentionné à propos de la fig. 1. En plus de cette ouverture transversale 43, une seconde ouverture 44, dont l'axe est perpendiculaire et situé dans le plan de l'axe de l'ouverture 43, est ménagée dans le bloc. Les extrémités de cette ouverture 44 sont taraudées, comme on peut le voir en 45 et 46, afin de recevoir les parties mâle et femelle 47 et 48 de la matrice permettant l'extrusion de tubes.
La partie fe melle est constituée par un bouchon pourvu d'une tête extérieure 49, de préférence de section hexagonale, afin de faciliter son mon tage et sa fixation dans la partie droite de l'ou verture 44. La surface intérieure 50 de ce bouchon ou de cette partie femelle 48 est plane et agencée de manière à être située à l'aplomb du bord droit de l'ouverture 43. Cette partie femelle 48 présente par ailleurs une ouverture centrale de section réduite 51 qui, comme on peut le remarquer, détermine le diamètre extérieur du tube à extruder et une partie extérieure 52, de diamètre plus grand, qui sert simplement à guider le tube formé 53 en dehors de la partie femelle 48.
La partie mâle 47 de la matrice est quel que peu semblable à la partie femelle en ce sens qu'elle présente également une tête hexagonale 54' agencée de manière à la fixer solidement à l'intérieur du bloc 15 par coopé ration avec les filets 46 pratiqués dans l'ouver ture 44. Ce qu'on peut appeler la pointe de la partie 47 de la matrice a une section de forme générale conique 55 partant du bord gauche de l'ouverture 43 et s'étendant vers la droite de celle-ci, ainsi que le montre la fig. 3.
Cette partie conique se termine à l'aplomb de la face 50 de la partie femelle 48 et elle est prolongée par une partie cylindrique 56 qui pénètre à l'intérieur de cette partie 48 sur une distance égale à la longueur de la partie de section réduite 51 de son ouverture centrale.
On a constaté lors de l'extrusion de tubes, et en particulier de tubes de plomb, que la position de la pointe 56 de la partie mâle 47 de la matrice par rapport à l'ouverture cen trale de la partie femelle 48 est tout à fait critique. On a trouvé qu'en pratique, la lon gueur de la pointe 56 ne doit pas dépasser le double du diamètre de l'ouverture 51. Dans le cas de l'extrusion de tubes ayant un dia mètre extérieur compris entre 0,6 cm environ et 3,8 cm environ, on a constaté que la lon gueur de la partie cylindrique 56 et de la partie rétrécie correspondante 51 doit être de l'ordre de 1,27 cm.
L'appareil permet une extrusion relativement rapide du plomb qui présente alors une densité relativement élevée, le tube présentant des dimensions et une con figuration uniformes sur toute sa longueur.
Lors de la mise en oeuvre de cette forme d'exécution de l'appareil, on actionne les vis de commande 16, 19 de manière à extraire complètement les pistons 37 et 38 de l'ouver ture 43. On introduit ensuite des blocs de plomb 54 préformés dans l'ouverture 43 de chaque côté du bloc 15, puis on fait tourner le moteur 30 de manière à amener les pistons dans leurs ouvertures respectives et les appli quer contre les blocs de plomb. On chauffe en même temps le bloc 15 à une température de l'ordre de 1770 à 3160, de préférence au tour de 288(), afin d'éviter la fusion réelle du plomb.
Les pistons 37 et 38 sont ensuite rap prochés l'un de l'autre sous une pression com prise entre 472 kg/mm2 et 1575 kg/mm2 environ. Du fait que le plomb est dans un état semi-plastique, il est refoulé vers l'exté rieur entre la pointe 56 de la matrice et la _paroi 51 de la partie femelle qui l'entoure et forme le tube 53.<B>-</B>On a constaté que bien qu'un groupe de blocs de plomb 54 permette la fabrication d'une longueur finie de tube, on peut obtenir un tube de toute longueur vou lue en arrêtant simplement l'opération et en insérant de nouveaux blocs de plomb 54.
Cet arrêt ne provoque aucun joint ni solution de continuité dans le tube et permet d'obtenir un tube uniforme exempt de toute imperfection.
On peut, à l'aide du même appareil, ap pliquer un revêtement ou chemise de plomb, par exemple, sur des fils métalliques, des tiges, des tubes et autres, en remplaçant les parties mâle et femelle 47 et 48, représentées à la fïg. 3, par des filières de chemisage 57 et 58 de la fig. 4. La partie femelle 58 de cette filière correspond sensiblement à la partie 48 de la fig. 3, en ce qu'elle est également pour vue d'une tête extérieure hexagonale 59 pour la fixer dans le bloc 15 grâce à un filetage approprié qui coopère avec les filets 45 du bloc 15.
Mais cette filière 58 diffère de la partie femelle 48 de la fig. 3 en ce que sa partie de section réduite 60 est un peu plus longue que la partie correspondante 51 de la partie en filière d'extrusion 48. La partie res tante 61 de l'ouverture centrale est plus grande, afin de former un espacé sensiblement annulaire autour de l'objet terminé.
\ - La partie mâle 57 de la filière comporte une tête hexagonale 62 d'une pièce avec le corps 57 de la filière, et sa partie intérieure présente la forme d'un cône 63 convergeant d'une manière générale uniforme depuis le bord gauche de l'ouverture 43 jusqu'à un point situé légèrement à l'intérieur de l'ouverture 60 de la partie femelle 58, point où le cône inter- secte une ouverture centrale 64 par laquelle passe la tige ou le tube 65 devant recevoir le revêtement:
En pratique, - la distance qui sé pare cette intersection dé -la face intérieure 66' de la partie 58 de -la filière ne doit pas dépas ser, de préférence, l'épaisseur du revêtement appliqué, soit environ de 0,8 mm à 1,6 mm pour un traitement normal.
La mise en- oeuvre <B>dé,</B> cette forme d'exé cution comprend les mêmes phases opératoires que la précédente, sauf 'que le tubé ou la tige- 65 est inséré dans l'appareil à travers la partie mâle -57 de la filière, et qu'après appli cation de la pression par les pistons 37 et 38, le plomb plastifié 54 est refoulé vers l'extérieur à travers- l'espace annulaire ménagé dans la filière et délimité, d'une part, par le tube 65 et, d'autre part, par l'ouverture 60 de la par tie femelle 58, en formant le revêtement 66.
Avec une filière dont les éléments sont agencés de la manière représentée dans le dessin et ainsi qu'il a été décrit, on a constaté qu'on obtenait un revêtement dense et bien adhérent, et que, par ailleurs, la qualité de l'attache entre les deux métaux est fonction de la longueur de la partie 60 de diamètre réduit dans laquelle le plomb forme un revê tement autour du tuyau ou du tube. La lon gueur de cette partie de diamètre réduit ne doit pas dépasser, de préférence, huit fois le diamètre du tuyau ou du tube à recouvrir. Dans le cas de tuyaux dont le diamètre est compris entre 0,63 cm et 3,81 cm, la partie 60 aura, de préférence, une longueur d'envi ron 5,0 cm.
L'appareil pour l'application de revête ments qui vient d'être décrit, peut également être utilisé pour obtenir sur un tube à la fois une attache mécanique solide et une liaison chimique. Dans ce cas, la tige ou le tube à recouvrir est d'abord nettoyé et recouvert d'une fine couche d'étain, de plomb ou d'anti moine, solidement fixée par l'utilisation de décapants appropriés, tels que le chlorure de zinc, le chlorure stanneux ou autres.
La tige du le tube, après avoir été ainsi préparé, est inséré dans la partie mâle 57 de la filière, et l'opération de revêtement est effectuée de la manière décrite précédemment. De cette façon, là couche extérieure - fond réellement et s'at tache au revêtement préliminaire en raison des pressions élevées et de la température qui sont utilisées. Lorsqu'il s'agit de revêtir des tubes à paroi mince, il- peut être avantageux d'insérer dans lé tube un mandrin d'acier afin de prévenir son écrasement sous l'action des pressions d'extrusion.
On a constaté, en outre, que la forme d'exécution de l'appareil représentée à la fig. 3 permet l'extrusion de n'importe quel profil désiré, tout en procurant les avantages énumérés plus haut: De même, on peut appli quer un revêtement sur des tubes, des tiges, des coussinets et autres objets, dont les con- tours sont irréguliers, à l'aide de l'appareil décrit en regard de la fig. 4.
Quoique l'on ait décrit cet appareil et son fonctionnement à propos de l'extrusion de plomb et de métaux similaires, il va de soi qu'il peut tout aussi facilement être utilisé pour extruder d'autres matières telles que le caoutchouc, les matières plastiques et autres, ou appliquer des revêtements en ces matières, et que d'une manière générale il peut être utilisé pour recouvrir des objets d'une matière avec une autre dont le point de fusion est sensiblement différent, et lorsque la chaleur et la pression provoquent l'adhérence des ma tières entre elles avec ou sans utilisation d'un agent de liaison.