Procédé de fabrication d'un filament métallique, appareil pour la mise en aeuvre du procédé et filament obtenu par ce prô dé L'invention a pour objet un procédé de fabrica tion d'un filament métallique, caractérisé en ce que l'on forme un jet continu de métal en fusion et en ce qu'on. fait passer ce jet à travers un espace con tenant un gaz de façon à le refroidir pour former le filament.
L'invention a encore pour objet un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé par une chambre de refroidissement tubulaire contenant le gaz de refroidissement et un réservoir à l'une des extrémités de ladite chambre, à partir duquel 1.e métal en fusion peut être éjecté.
L'invention a également pour objet un filament métallique obtenu par ce procédé.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux for mes d'exécution et une variante de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 représente partiellement, en coupe ver ticale, une première forme d'exécution.
La fig. 2 représente la deuxième forme d'exécu tion.
La fig. 3 se rapporte à la variante.
L'appareil représenté à la fig. 1 comprend une chambre tubulaire allongée 9, supportée au voisinage de sa partie supérieure par des pièces 11 et au moyen d'un bâti mobile 13, montré en partie. L'extrémité supérieure de la chambre 9 présente un siège annu laire 15 sur lequel le réservoir 17 repose et est fixé de façon convenable, alors que son extrémité infé rieure est engagée dans une ouverture centrale d'un couvercle 19.
La chambre 9 présente des élargis- sements circulaires 21 de même axe que la cham bre. Les parois inférieures 23 des élargissements 21 sont horizontales pour servir de supports à de la neige carbonique. La chambre 9 sert à la fois à ren fermer le gaz de refroidissement et à maintenir celui- ci sensiblement au repos; elle comprend, de préfé rence, plusieurs tronçons fixés amoviblement les uns aux autres.
On peut alors modifier la longueur de la chambre par adjonction ou enlèvement d'un ou de plusieurs tronçons. Le métal en fusion est introduit dans le réservoir 17 par le conduit 25 connecté à son extrémité opposée à un pot de fusion.
Pour empê cher le refroidissement du métal fondu, le réservoir 17 peut être isolé thermiquement ; on peut encore y prévoir des moyens de chauffage, non représentés, soit le long de la paroi du réservoir, soit immergés dans le métal lui-même<B>;</B> le niveau supérieur du métal en fusion est indiqué par la ligne pointillée 27.
La paroi de fond 29 du réservoir 17 est de forme coni que pour empêcher la présence de régions stagnan- tes d'écoulement. Deux ajutages d'extrusion 31 sont montés de façon amovible au centre de la paroi de fond 29.
Les ajutages peuvent avoir un orifice circu laire donnant un fil rond ou bien, par exemple, un orifice ressemblant à un trèfle à quatre feuilles ; on obtient un jet de métal fondu qui, lorsqu'il a été altéré par les, tensions de surface du métal fondu, lorsque le jet passe à travers la chambre 9, conduit à un fil fini dont la section transversale est rectan- gulaire.
Le métal en fusion est éjecté à travers les ajuta- ges au moyen de la pression fournie par un gaz introduit dans le réservoir par un conduit séparé 33, provenant d'une source d'alimentation non repr6sen- tée. Pour indiquer visuellement la pression à l'inté rieur du réservoir 17, un manomètre 35 est prévu.
Le jet de métal en fusion passe, par gravité, à travers la chambre 9 remplie d'air frais ou de gaz inerte tel que l'hélium ou l'argon. Ce gaz est fourni par une source non représentée, à travers les tuyaux 37, chacun possédant une valve régulatrice 39. Dans certains cas, le gaz de refroidissement peut être le bioxyde de carbone provenant de la sublimation de neige carbonique.
Le métal éjecté à travers l'orifice de l'ajutage descend à travers la chambre 9 remplie de gaz où il est solidifié puis est finalement recueilli dans un réceptacle sur roues 41 disposé au-dessous de l'extré mité inférieure de la chambre 9.
Pour assurer une circulation convenable du gaz réfrigérant, et afin. de conserver celui-ci pour réemploi - particulièrement lorsque des gaz inertes sont utilisés - le couvercle 19 est bien ajusté sur le réceptacle 41, mais il permet cependant à ce réceptacle d'être aisément enlevé de sa position représentée simplement en soulevant le côté 43 monté à charnière en 45 du couvercle. Au moyen des conduits d'échappement 47,
le gaz peut être évacué et conduit vers une chambre de refroi- dissement, non représentée, et remis en circulation à travers les tuyaux 37, avec des gaz refroidis de façon analogue et retirés de la partie supérieure de la cham bre 9 par les tuyaux d'échappement 49. Un arrêt 51 est fixé au plancher 53 afin de limiter les mouve ments du réceptacle.
L'appareil décrit ci-dessus peut être utilisé pour la production de filaments d'étain, de bismuth, d'an timoine, d'indium, d'aluminium, de magnésium, de cuivre et d'argent, par exemple.
L'appareil de la fig. 2 comprend une chambre de refroidissement tubulaire 109, constituée par une paire de tubes 111 et 113 télescopables. Le tube inté rieur<B>111</B> est fixé au voisinage de son extrémité supé rieure par des pièces<B>115,</B> à un bâti 117 mobile ver ticalement,
montré en partie. La partie supérieure du tube 111 présente un siège annulaire 119 sur lequel le réservoir 121 est fixé amoviblement. Le tube exté rieur 113 est fixé à son extrémité inférieure à une enveloppe 123 à l'intérieur de laquelle le réceptacle 125 est placé, de manière à recueillir le filament lors que celui-ci se solidifie. De façon à assurer un joint étanche au gaz entre les tubes.
télescopables 111 et 113, la périphérie intérieure du tube extérieur est munie d'une rainure 127 et est pourvue d'un anneau d'étanchéité 129 en contact avec la périphérie exté rieure du tube intérieur 111.
Le métal en fusion est introduit dans le réservoir 121 à travers un conduit 131, le fonctionnement et l'arrangement avec la conduite d'alimentation 137 en gaz sous pression, le manomètre 139, la paroi infé rieure 133 du réservoir et l'ajutage d'extrusion 135 étant en tous points analogues à ceux de la fig. 1. Cet appareil est destiné à fabriquer des fils fins de métaux ayant une tension de vapeur élevée à l'état liquide.
Il est nécessaire de remplir à la fois la cham bre de refroidissement 109 et l'enveloppe 123 d'un gaz de refroidissement inerte sous pression pour empêcher la vaporisation du métal fondu.
En conséquence, un conduit 141, ayant une valve de régulation 143, est prévu pour introduire sous pression un gaz de refroidissement à partir d'une source de gaz à pression convenable, non représen tée. Dans l'enveloppe 123, le gaz circule vers la chambre 109 d'où il est soutiré par le conduit 145 à valve de réglage 147 et l'on voit ainsi que le gaz circule dans la chambre 109 en sens contraire de la direction de déplacement du jet de métal en fusion.
Bien que le gaz de refroidissement soit mis en circu lation de façon continue, son mouvement n'est pas turbulent, et il n'est pas suffisant pour rompre la continuité du filament.
Le filament formé par la solidification du jet de métal est recueilli dans le réceptacle 125, muni de roues. Le fond du réceptacle est perforé en 149 pour permettre au gaz comprimé de circuler plus facile ment. Pendant le fonctionnement, l'enveloppe 123 est fermée d'une façon étanche à l'air, un accès dans ladite enveloppe 123 étant ménagé par une porte 153 munie d'un dispositif de fermeture 151.
En posi tion ouverte, la porte 153 forme une plate-forme sur laquelle on peut faire rouler le réceptacle à roulettes 125.
Dans la variante de l'appareil de la fig. 2, repré sentée à la fig. 3, le tube 113 est fixé à la paroi supé rieure 165 d'un réservoir 159 dans lequel un liquide tel que l'eau peut être contenu.
Un galet 161 est monté de façon à pouvoir tourner entre des parois opposées du réservoir<B>159,</B> de façon à renverser la direction de déplacement du filament lorsque celui-ci quitte l'extrémité inférieure du tube 113, et il per met de diriger celle-ci vers l'extrémité inférieure du tube 163 passant à travers la paroi supérieure 165 du réservoir 159.
L'accès au réservoir 159 et au galet 161 est facilité grâce à des ouvertures pré vues dans la paroi du réservoir 165 et fermées pen dant le fonctionnement par des couvercles 167. Un conduit d'entrée 169, comportant une valve de régu lation 171, fournit le gaz de refroidissement sous pression, à la chambre 109, alors que les conduits 173 et 175 respectivement permettent d'ajouter ou de soutirer du liquide au réservoir 159 suivant les besoins.
Dans le fonctionnement de cette variante, le liquide est d'abord introduit dans le réservoir 159 jusqu'à un niveau suffisant pour maintenir à tous moments l'extrémité inférieure du tuyau 163 submer gée, et empêcher ainsi l'échappement des gaz de refroidissement sous pression.
Comme dans le pro cessus décrit précédemment, la chambre 109 est pré- férablement purgée avec le gaz de refroidissement pour que la pression et l'atmosphère requises exis tent avant que l'extrusion ne soit commencée. Après ces étapes préliminaires, l'extrusion du jet de métal fondu dans la chambre 109 est commencée pour former un. fil tel que décrit ci-dessus.
Le fil terminé est simplement recueilli temporairement dans. le réservoir 159 et, après une courte période de sur- veillance de l'extrusion, l'opérateur est libre, au moyen des ouvertures d'accès au réservoir, de faire passer le fil sur le galet 161 et, de là, à travers le tube 163. Lorsqu'une pression de gaz élevée est requise à l'intérieur de la chambre 109, la pression est temporairement réduite jusqu'à des limites sûres avant que l'opérateur ne commence le bobinage.
La perte de pression occasionnée par une telle réduc tion de pression et la perte de pression due à l'ou verture des accès au réservoir est seulement tempo raire et n'aura qu'un léger effet nuisible sur le fila ment produit pendant cette courte période, mais ne rompra pas sa continuité. Une fois que l'atmosphère convenable et la pression convenable dans la cham bre 109 sont rétablies,
la production continue de la même manière que celle décrite à propos de la fig. 2. Le placement du filament sur le galet 161 et à tra vers le tube 163 peut aussi être accompli en faisant simplement passer une tige pourvue d'un crochet à travers le tube et dans le réservoir 159 où le filament est recueilli et peut être retrouvé puis tiré vers le haut à travers le tube. Avec cette dernière méthode, il n'y a pas besoin d'ouvrir les ouvertures d'accès.
Le filament quittant le tube 163 peut être recueilli de toute manière convenable. Au moyen des appareils décrits, on peut obtenir des filaments de sections droites diverses et de dimen sions allant d'un diamètre de 0,01 à 0,02 mm à un diamètre de 0,32 cm.
Method for manufacturing a metal filament, apparatus for carrying out the method and filament obtained by this method The subject of the invention is a method for manufacturing a metal filament, characterized in that a continuous stream of molten metal and in that one. passes this jet through a space containing a gas so as to cool it to form the filament.
A further subject of the invention is an apparatus for carrying out this method, characterized by a tubular cooling chamber containing the cooling gas and a reservoir at one of the ends of said chamber, from which 1.e metal molten can be ejected.
A subject of the invention is also a metal filament obtained by this process.
The drawing represents, by way of example, two embodiments and a variant of the apparatus which is the subject of the invention.
Fig. 1 partially shows, in vertical section, a first embodiment.
Fig. 2 represents the second embodiment.
Fig. 3 relates to the variant.
The apparatus shown in FIG. 1 comprises an elongated tubular chamber 9, supported in the vicinity of its upper part by parts 11 and by means of a movable frame 13, shown in part. The upper end of the chamber 9 has an annular seat 15 on which the reservoir 17 rests and is suitably fixed, while its lower end is engaged in a central opening of a cover 19.
The chamber 9 has circular enlargements 21 having the same axis as the chamber. The lower walls 23 of the enlargements 21 are horizontal to serve as supports for the carbon dioxide snow. The chamber 9 serves both to re-close the cooling gas and to maintain the latter substantially at rest; it comprises, preferably, several sections removably attached to one another.
The length of the chamber can then be modified by adding or removing one or more sections. The molten metal is introduced into the reservoir 17 through the conduit 25 connected at its end opposite to a melting pot.
To prevent the cooling of the molten metal, the tank 17 can be thermally insulated; it is also possible to provide heating means, not shown, either along the wall of the tank, or immersed in the metal itself <B>; </B> the upper level of the molten metal is indicated by the line dotted 27.
The bottom wall 29 of the reservoir 17 is tapered to prevent the presence of stagnant regions of flow. Two extrusion nozzles 31 are removably mounted in the center of the bottom wall 29.
The nozzles may have a circular orifice giving a round wire or, for example, an orifice resembling a four-leaf clover; a jet of molten metal is obtained which, when altered by the surface tensions of the molten metal, when the jet passes through the chamber 9, results in a finished wire whose cross section is rectangular.
The molten metal is ejected through the nozzles by means of pressure supplied by a gas introduced into the reservoir through a separate conduit 33, from a power source not shown. To visually indicate the pressure inside the tank 17, a pressure gauge 35 is provided.
The jet of molten metal passes, by gravity, through the chamber 9 filled with fresh air or inert gas such as helium or argon. This gas is supplied by a source not shown, through the pipes 37, each having a regulating valve 39. In some cases, the cooling gas can be carbon dioxide from the sublimation of dry ice.
The metal ejected through the orifice of the nozzle descends through the gas-filled chamber 9 where it is solidified and is then finally collected in a wheeled receptacle 41 disposed below the lower end of the chamber 9.
To ensure proper circulation of the refrigerant gas, and so. to keep this for reuse - particularly when inert gases are used - the cover 19 fits snugly over the receptacle 41, yet allows this receptacle to be easily removed from its shown position simply by lifting the mounted side 43 hinged in 45 of the cover. By means of the exhaust ducts 47,
the gas can be evacuated and led to a cooling chamber, not shown, and recirculated through the pipes 37, with gases similarly cooled and withdrawn from the upper part of the chamber 9 through the pipes d 'exhaust 49. A stop 51 is fixed to the floor 53 in order to limit the movements of the receptacle.
The apparatus described above can be used for the production of filaments of tin, bismuth, an timoin, indium, aluminum, magnesium, copper and silver, for example.
The apparatus of FIG. 2 comprises a tubular cooling chamber 109, constituted by a pair of telescopable tubes 111 and 113. The inner tube <B> 111 </B> is fixed near its upper end by parts <B> 115, </B> to a frame 117 movable vertically,
shown in part. The upper part of the tube 111 has an annular seat 119 on which the reservoir 121 is removably fixed. The outer tube 113 is fixed at its lower end to a casing 123 inside which the receptacle 125 is placed, so as to collect the filament when the latter solidifies. In order to ensure a gas-tight seal between the tubes.
telescopable 111 and 113, the inner periphery of the outer tube is provided with a groove 127 and is provided with a sealing ring 129 in contact with the outer periphery of the inner tube 111.
The molten metal is introduced into the tank 121 through a conduit 131, the operation and arrangement with the pressurized gas supply line 137, the pressure gauge 139, the lower wall 133 of the tank and the nozzle. the extrusion 135 being in all respects similar to those of FIG. 1. This apparatus is intended for making fine metal wires having a high vapor pressure in the liquid state.
It is necessary to fill both the cooling chamber 109 and the shell 123 with an inert cooling gas under pressure to prevent vaporization of the molten metal.
Accordingly, a conduit 141, having a regulating valve 143, is provided for introducing under pressure a cooling gas from a source of gas at suitable pressure, not shown. In the envelope 123, the gas circulates towards the chamber 109 from where it is withdrawn by the duct 145 with adjustment valve 147 and it is thus seen that the gas circulates in the chamber 109 in the opposite direction of the direction of movement. jet of molten metal.
Although the cooling gas is circulated continuously, its movement is not turbulent, and it is not sufficient to break the continuity of the filament.
The filament formed by the solidification of the metal jet is collected in the receptacle 125, provided with wheels. The bottom of the receptacle is perforated at 149 to allow the compressed gas to flow more easily. During operation, the casing 123 is closed in an airtight manner, access to said casing 123 being provided by a door 153 provided with a closure device 151.
In the open position, the door 153 forms a platform on which the roller receptacle 125 can be rolled.
In the variant of the apparatus of FIG. 2, shown in fig. 3, the tube 113 is attached to the top wall 165 of a reservoir 159 in which a liquid such as water may be contained.
A roller 161 is rotatably mounted between opposite walls of the reservoir <B> 159, </B> so as to reverse the direction of movement of the filament as it leaves the lower end of the tube 113, and it allows the latter to be directed towards the lower end of the tube 163 passing through the upper wall 165 of the reservoir 159.
Access to the reservoir 159 and to the roller 161 is facilitated by means of openings provided in the wall of the reservoir 165 and closed during operation by covers 167. An inlet duct 169, comprising a regulating valve 171, supplies the pressurized cooling gas to the chamber 109, while the conduits 173 and 175 respectively make it possible to add or withdraw liquid from the reservoir 159 as required.
In the operation of this variant, the liquid is first introduced into the reservoir 159 to a level sufficient to keep the lower end of the pipe 163 submerged at all times, and thus prevent the escape of the cooling gases under. pressure.
As in the process described above, chamber 109 is preferably purged with cooling gas so that the required pressure and atmosphere exist before extrusion is started. After these preliminary steps, extrusion of the stream of molten metal in chamber 109 is started to form a. wire as described above.
The finished wire is simply temporarily collected in. the reservoir 159 and, after a short period of monitoring the extrusion, the operator is free, by means of the access openings to the reservoir, to pass the wire over the roller 161 and, from there, through tube 163. When high gas pressure is required inside chamber 109, the pressure is temporarily reduced to safe limits before the operator begins winding.
The loss of pressure caused by such a reduction in pressure and the loss of pressure due to the opening of the accesses to the reservoir is only temporary and will only have a slight detrimental effect on the filament produced during this short period. , but will not break its continuity. Once the correct atmosphere and the correct pressure in room 109 are restored,
the production continues in the same way as that described in connection with fig. 2. Placement of the filament on roller 161 and through tube 163 can also be accomplished by simply passing a rod with a hook through the tube and into reservoir 159 where the filament is collected and can be found. then pulled up through the tube. With the latter method, there is no need to open the access openings.
The filament leaving the tube 163 can be collected in any convenient way. By means of the devices described, it is possible to obtain filaments of various cross sections and of dimensions ranging from a diameter of 0.01 to 0.02 mm to a diameter of 0.32 cm.