CH372286A - Matrice - Google Patents

Description

  
 



  Matrice
 La présente invention a pour objet une matrice.



   La fabrication de matrices, capables d'exercer sur la matière qu'elles contiennent des pressions élevées de l'ordre de   50000 atm      let    plus, ne présente pas de difficultés techniques sérieuses. En effet, pour des installations de laboratoire, on a fabriqué des matrices dans lesquelles des pressions supérieures à 70000 atm peuvent tre produites. De mme, il n'est pas difficile d'amener des matières à des températures élevées pouvant atteindre 18000, ce qui peut tre obtenu aisément en maintenant la matière sous une pression modérée. Par contre, on rencontre de grandes difficultés quand la matière doit tre chauffée à des températures de cet ordre et quand elle doit, en mme temps, tre maintenue à une pression élevée, de l'ordre de 70000 atm par exemple.



   La matrice selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un corps délimitant une chambre de pression, au moins un poinçon mobile propre à tre engagé dans ladite chambre pour comprimer la charge qu'elle contient, des moyens de frettage pour la partie du poinçon qui se trouve en dehors de ladite chambre, ces moyens comprenant un collier qui entoure cette partie dépassante du poinçon et qui occupe un emplacement tel qu'il puisse tre comprimé entre le corps de la matrice et une enclume ou le poinçon sans la pression d'une presse dans laquelle la matrice est logée afin de renforcer le poinçon, ledit collier étant constitué en une matière propre à subir une déformation plastique par la pression agissant sur la matrice.



   Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.



   Les fig. 1 et 2 montrent, en coupe axiale verticale, respectivement deux matrices de ces formes d'exécutions.



   La fig. 3 montre, semblablement, un dispositif de chauffage de ces matrices.



   La fig. 1 montre une matrice dont le corps est constitué par un anneau 10 délimitant une chambre de pression 12. Les faces supérieure et inférieure 14 de cet anneau sont en forme de cuvette. L'anneau 10 est constitué par un carbure aggloméré à l'aide d'un métal et présentant une résistance très élevée à la traction et une résistance élevée à la compression.



  A titre d'exemple, l'anneau peut tre constitué en un carbure de tungstène à grains de grosseur moyenne et liés entre eux par environ 10 % de cobalt.



   L'anneau 10 est fretté par trois bagues 16, 18 et 20 en acier à résistance élevée à la traction, ces bagues étant emmanchées à   ohaud    ou à force les unes sur les autres.



   Deux poinçons 22 comportent des becs 24 propres à tre engagés dans la chambre 12. Les parties 26 des poinçons, qui se trouvent en   dehors    de la chambre, ont un diamètre plus grand que celui des becs.



   Les parties dépassantes 26 sont entourées de col  liers    en acier 28, par exemple en acier inoxydable, qui comportent des gorges   annulaires    30 ouvertes de côté des faces périphériques des poinçons.



  Chaque gorge 30 est remplie avec une matière 32, ayant une résistance réduite au cisaillement et une résistance négligeable à la compression, telle que le plomb. Les faces internes 34 des colliers, adjacentes à l'anneau 10, ont une forme complémentaire, ou à peu près, de celle des cuvettes formées dans les faces adjacentes   de l'anneau    10.  



   Pour le fonctionnement, la chambre de pression 12 est remplie avec la matière constituant la charge et la matrice chargée est placée entre les enclumes 36 fixées sur les plateaux de la presse.



   Les faces externes 38 des poinçons 22 doivent tre exactement complémentaires des faces internes 40 des enclumes 36 de la presse. On évite ainsi les sollicitations locales élevées aux endroits où la surface de contact est moindre que l'étendue totale de la face du poinçon 38. Pour que les faces 38 et 40 aient des formes exactement complémentaires, une mince couche de métal peut tre intercalée entre chaque face 38 et la face 40 de l'enclume correspondante.



   Quand la presse fonctionne, le poinçon est refoulé dans la chambre de pression et, comme les colliers 28 sont interposés entre les enclumes 36 et l'anneau 10 de la matrice, ces colliers 28 sont également comprimés et sont   ainsi    déformés plastiquement. Un effort de compression est produit dans la matière de remplissage 32, cet effort étant transmis, sous forme d'une pression aux faces périphériques 26 des parties des poinçons qui font saillie sur les faces supérieure et inférieure de la matrice.



   La partie de chaque poinçon qui pénètre dans la chambre de pression 12 a un diamètre plus petit que celui de la chambre pour qu'elle puisse tre engagée dans celle-ci. I1 existe donc des passages d'extrusion annulaires 42 par lesquels la matière comprimée peut   s'éahapper.    La largeur de chaque intervalle est choisie de manière telle que le frottement interne dans la matière comprimée ainsi que la pression exercée par la matière de remplissage 32 soient suffisants pour empcher une extrusion appréciable et, par conséquent, une perte de pression.



  L'obturation étanche des intervalles peut tre réalisée efficacement en longeant dans la chambre de pression 12 un corps 44, en une matière telle que la pyrophyllite, dans laquelle se produit un frottement interne élevé, cette matière étant déformable aux pressions à considérer.



   La matière, constituant le corps 44, s'engage seulement à un degré limité, par extrusion, dans les intervalles annulaires en étant retenue par son propre frottement interne et par la pression produite dans la matière de remplissage 32 (plomb). Les poinçons peuvent avoir une forme telle que leur section transversale aille en diminuant vers leur face interne. De cette manière, les sections des intervalles annulaires diminuent à mesure que les poinçons s'engagent dans la chambre de pression et que des pressions internes plus élevées sont produites.



   Le corps 44 comporte une cavité centrale 46 dans laquelle la charge sera logée.



   Sur la fig. 2, l'anneau 10 de la matrice est analogue à celui de la fig. 1, cet anneau étant également logé dans des bagues de frettage 16, 18 et 20 en un acier ayant une résistance élevée à la traction. Les poinçons 48 présentent des bossages 56 qui peuvent venir de fabrication avec des enclumes 50 en faisant saillie sur celles-ci ou y tre rapportées. Ces enclumes sont supportées par des bagues 52 ayant une résistance élevée à la traction.



   Les faces 54 des enclumes 50 qui portent les poinçons 48 ont une forme conique complémentaire à celle des cuvettes ménagées dans les faces supérieure et inférieure de l'anneau 10. Entre chaque face 54 et l'anneau 10 est intercalé un collier 58, en tôle d'acier, profilé en forme de cuvette, qui entoure le bossage 56 de chaque poinçon.



   Cet acier peut, par exemple, tre un acier moyennement allié, qui à l'état détrempé ou adouci a une résistance à la rupture de 86,5 kg/mm2 et un allongemment de 20 %. Des revtements 60, par exemple en plomb, peuvent tre interposés entre les colliers 58 et les poinçons 56.



   Les colliers 58, intercalés entre les enclumes 50 et l'anneau 10 de la matrice, sont comprimés et subissent ainsi une déformation plastique. Le frottement entre les colliers et les faces des enclumes et l'anneau résiste à la tendance à l'étalement desdits colliers et il se produit une force orientée vers l'intérieur, qui agit sur les bossages 56 des poinçons et constitue un soutien radial à l'aide duquel on augmente notablement la pression à laquelle les poinçons peuvent résister à travers leurs faces latérales.



   Le frottement entre les colliers et les enclumes et l'anneau de la matrice peut tre augmenté en recouvrant les faces de contact avec du rouge à polir ou avec une autre matière analogue ayant un coefficient de frottement élevé.



   Comme dans le cas montré sur la fig. 1, il existe un intervalle annulaire 62 entre la face périphérique de la partie entrante du plongeur et la paroi de la chambre de pression. L'extrusion de la matière comprimée est diminuée par frottement et par l'effet obturateur des colliers. La largeur de chaque intervalle 62 est choisie de manière telle que l'extrusion soit maintenue entre des limites acceptables. Comme dans le cas précédent, l'étanchéité des intervalles en question peut tre rendue plus efficace en logeant dans la chambre de pression 12 un corps creux 64 en une matière, telle que la pyrophyllite, qui a un coefficient de frottement élevé et qui est déformable aux pressions à considérer. Les poinçons peuvent avoir une forme telle que leur section transversale aille en diminuant vers leurs faces internes.

   On diminue ainsi la section des intervalles annulaires à mesure que les poinçons pénètrent dans la chambre de pression et que des pressions internes de plus en plus élevées sont exercées. Le corps 64 comporte une cavité centrale 66 dans laquelle la charge est logée.



  La charge peut tre chauffée électriquement pendant qu'elle est sous pression, ce qui peut tre obtenu, par exemple, en recouvrant la face interne de la cavité du corps 64 d'un tube conducteur 70 qui est isolé électriquement par rapport à la charge, par un tube intérieur 68 (fig. 3). Du courant est fourni au tube 70 par un chemin comprenant un poinçon 22 ou 48, une pastille conductrice 72 qui est aussi isolée  électriquement, par rapport à la charge, par un dis  que74, ledit    chemin passant ensuite par une deuxième pastille conductrice 76, isolée électriquement par un disque 77 et par le deuxième poinçon ou par une enclume fixe si l'on utilise seulement un poinçon.



   Suivant une variante, l'élément chauffant peut tre une tige ou un fil, en une matière conductrice, incorporé dans la charge en étant isolé électriquement par rapport à celle-ci. La tige ou le fil conducteur peut tre en graphite. Toutefois, la charge elle   mme, quand elle est t conductrice de l'électricité, peut    tre utilisée comme élément chauffant.



   Pour isoler les poinçons par rapport à l'anneau 10 de la matrice, une couche isolante, telle qu'une rondelle en mica 78 (fig. 1), est intercalée entre la face interne d'au moins un collier et la face correspondante de l'anneau.   I1    est inutile de recouvrir le mica d'une matière ayant un coefficient de frottement élevé, telle que le rouge à polir. Avec la matrice décrite, on peut produire des pressions au moins de l'ordre de 70000 atm   dans    la chambre de pression.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Matrice, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps (10) délimitant une chambre de pression (66, 46), au moins un poinçon mobile (22, 48) propre à tre engagé dans ladite chambre pour comprimer la charge qu'elle contient, des moyens de frettage pour la partie du poinçon qui se trouve en dehors de ladite chambre, ces moyens comprenant un collier (28, 58) qui entoure cette partie dépassant du poinçon et qui occupe un emplacement tel qu'il puisse tre comprimé entre le corps (10) de la matrice et une enclume (36) ou le poinçon (50) sous la pression d'une presse dans laquelle la matrice est logée afin de renforcer le poinçon, ledit collier étant constitué en une matière propre à subir une défor mation plastique par la pression agissant sur la matrice.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Matrice selon la revendication, caractérisée en ce que le corps (10) a une épaisseur allant en diminuant vers la chambre de pression (66, 46).

   2. Matrice selon la revendication, caractérisée en ce que les faces adjacentes du collier et du corps ont des formes complémentaires.

   3. Matrice selon la revendication, caractérisée en ce que la partie du poinçon, qui pénètre dans la chambre de pression, a un diamètre plus petit que celui de la partie qui reste en dehors de ladite chambre.

   4. Matrice selon la revendication, caractérisée en ce que le collier est métallique.

   5. Matrice selon la sous-revendication 4, caractérisée en ce que le collier est en un acier à résistanoe élevée à la traction.

   6. Matrice selon la revendication, caractérisée en ce que le collier comporte une gorge annulaire (3a) ouverte du côté du poinçon (22), cette gorge étant remplie avec une matière solide (32) ayant une résistance faible au cisaillement et une résistance insignifiante à la compression.

   7. Matrice selon la sous-revendication 6, caractérisée en ce que la matière de remplissage est du plomb.

   8. Matrice selon la revendication, comprenant un corps creux (64) établi dans la chambre de pression (66, 46) pour servir de logement à la charge, caractérisée en ce que ledit corps creux est constitué en une matière ayant un frottement interne élevé, cette matière pouvant subir une déformation plastique par l'effet de la pression agissant sur la matrice.

   9. Matrice selon la revendication, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (69) propres à chauffer électriquement une charge logée dans la chambre de pression.

   10. Matrice selon la sous-revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de chauffage électrique sont constitués par un tube (68), conducteur de l'électricité, qui entoure la charge, par une matière conductrice de la chaleur mais non conductrice de l'électricité, établie entre le tube et la charge, et par des moyens propres à faire passer un courant électrique dans ledit tube.