FR2469967A1 - Procede de fabrication en continu, a partir d'un materiau fondu, d'un fil metallique de tres petit diametre, y compris dans l'etat vitreux, et dispositif pour executer ledit procede - Google Patents

Abstract

UN PROCEDE EST DECRIT POUR FABRIQUER EN CONTINU UN FIL METALLIQUE 1 DE TRES PETIT DIAMETRE A PARTIR DE MATERIAU FONDU, COMPRENANT AU MOINS UNE ETAPE DE CHAUFFAGE DANS UNE PREMIERE POSITION PREDETERMINEE D'UN TUBE EN VERRE 2 DANS LEQUEL EST DISPOSE UN FIL METALLIQUE 3, LE FIL ET LE TUBE AVANCANT SUIVANT LEUR AXE LONGITUDINAL POUR PROVOQUER LE RAMOLLISSEMENT DU VERRE ET LA FUSION DU METAL AFIN DE FORMER UN FIL, UNE ETAPE DE REFROIDISSEMENT DANS UNE SECONDE POSITION DU FIL SOUMIS A UNE CERTAINE PRESSION. LA SECONDE POSITION EST SITUEE PAR RAPPORT A LA PREMIERE EN UN ENDROIT DE L'AXE DU FIL OU LA SOLIDIFICATION DU METAL SE PRODUIT DANS UNE SECTION QUI N'EST PAS SITUEE AVANT LA PARTIE DE LIMITATION OU LA DIMINUTION DE LA SECTION DU FIL SE TERMINE, LA QUANTITE DE CHALEUR ENLEVEE PENDANT LE REFROIDISSEMENT ETANT ASSEZ IMPORTANTE POUR EVITER LE RAMOLLISSEMENT DU VERRE EN AVAL DE LA PARTIE DE LIMITATION.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabri-

cation de fils métalliquès de très petit diamètre à partir d'un matériau à l'état de fusion, d'un type dans lequel le fil

est obtenu en exerçant une traction appropriée sur l'extrémi-

té d'un tube en verre dont la viscosité est réglée de façon à

permettre son extension simultanée avec le métal qui est dis-

posé dans son intérieur sous forme de fil, de poudre, etc. à

l'état fondu.

On connaît dans l'art antérieur des procédés de ce type qui comprennent au moins une étape de chauffage, dans

une première position déterminée, d'un tube en verre dans le-

quel un fil de métal est disposé, le tube et le fil étant ali-

mentés dans le sens de leur axe longitudinal de façon à provo-

quer un ramollissement continu du verre à la viscosité requise et la fusion du métal pour constituer un fil, puis une étape de refroidissement, dans une seconde position prédéterminée,

du fil sur lequel une certaine force de traction est exercée.

De cette façon, par suite du ramollissement du verre à la viscosité requise et de la fusion du métal, la section

du fil résultant diminue progressivement grâce à l'action com-

binée de la température et de la force de traction jusqu'à ce qu'un fil soit obtenu dont le diamètre est de l'ordre d'un

millième de millimètre ou même moins, revêtu d'une fine cou-

che de verre.

2. L'étape de chauffage est normalement effectuée par

électro-induction et celle de refroidissement par l'utilisa-

tion d'un fluide réfrigérant approprié qui est mis en contact

avec le fil en formation.

Les méthodes de l'art antérieur présentent certains inconvénients importants. Elles ne peuvent être exécutées en continu à cause des irrégularités et des ruptures fréquentes

qui se produisent dans le fil en formation. De plus, la vites-

se de refroidissement du fil est assez lente et inférieure à

la vitesse nécessaire à l'obtention d'un fil à l'état dit vi-

treux, c'est-à-dire d'un fil ayant une structure sensiblement

amorphe, laquelle confère au fil des propriétés favorables com-

me cela est bien connu. Là encore, la distribution de la tem-

pérature sur l'axe du tube en verre et du fil métallique placé dans son intérieur, telle qu'elle découle d'un chauffage par électro-induction, n'est pas appropriée à la fabrication d'un fil continu uniforme. Enfin, la vitesse de formation du fil

est assez lente, et, compte tenu des coûts élevés de l'instal-

lation et des coûts de mise en application des procédés précé-

dents, ces procédés présentent également des inconvénients sur

le plan économique.

La présente invention a par conséquent pour objet de prévoir un procédé de fabrication d'un fil de très petit

diamètre qui ne souffre pas des inconvénients précédents.

Le procédé selon la présente invention comprend au

moins une étape de chauffage, dans une première position pré-

déterminée, d'un tube en verre dans lequel est disposé un fil de métal, le tube et le verre étant alimentés dans le sens de leur axe longitudinal de façon à obtenir un ramollissement du verre à une certaine viscosité et la fusion du matériau pour

former un fil, et une étape de refroidissement, dans une secon-

de position prédéterminée, du fil sur lequel est exercée une

certaine traction, et est caractérisé en ce que la seconde po-

sition prédéterminée o est exécutée l'étape de refroidissement du fil est située, par rapport à la première position, en un endroit de l'axe du fil tel que la solidification du matériau se produit dans une partie qui n'est pas placée avant la partie 3. de limitation à laquelle la réduction de section du fil se termine, la quantité de chaleur extraite pendant l'étape de refroidissement étant suffisamment importante pour éviter le ramollissement du verre du tube en aval de ladite partie de limitation. Un autre objet de la présente invention est de pré-

voir un dispositif permettant d'exécuter ledit procédé.

La présente invention sera bien comprise lors de la

description suivante faite en liaison avec les dessins ci-

joints dans lesquels:

La figure 1 est une vue schématique de côté, en par-

tie en coupe d'un mode de réalisation du dispositif permet-

tant d'exécuter le procédé de la présente invention; La figure 2 est une coupe longitudinale d'une partie supérieure du dispositif; La figure 3 est une vue en perspective en partie en coupe de la partie du dispositif comprenant les moyens de

chauffage et de refroidissement du tube en verre et du fil mé-

tallique placé dans celui-ci; La figure 4 est une vue en coupe longitudinale du moyen de chauffage et de refroidissement représenté dans la figure précédente;

Les figures 5 et 6 sont des vues en plan et en cou-

pe (prises le long de la ligne VI-VI de la figure 5), respec-

tivement,de la résistance qui constitue une partie du moyen de chauffage représenté en figures 3 et 4; et

La figure 7 est un diagramme représentant la dis-

tribution des températures le long de l'axe du fil en forma-

tion, les températures étant produites par le moyen de chaàuf-

fage, et la variation de la température dans le fil lui-même

pendant son passage dans le moyen de chauffage et de refroi-

dissement, pour différentes conditions de fonctionnement.

Le procédé de la présente invention a pour but de produire en continu un fil métallique de très petit diamètre

représenté en 1 dans la figure-l alors qu'il quitte le dispo-

sitif à la fin du processus de fabrication. Le procédé com-

prend au moins une étape de chauffage, dans une première posi-

4. tion prédéterminée, d'un tube en verre 2 et d'un fil en matériau métallique 3 disposé à l'intérieur de celui-ci, qui sont acheminés dans la direction de leur axe longitudinal de façon à provoquer le ramollissement du verre à la viscosité requise et la fusion du matériau métallique, et une étape de refroidissement, dans une seconde position prédéterminée, du fil obtenu pendant qu'une traction prédéterminée est exercée

sur lui.

Avant de procéder à la description du procédé de

la présente invention, un mode de réalisation de l'équipement permettant la mise en application de ce procédé, sera décrit

en liaison avec les figures.

Le dispositif comprend en gros un premier moyen d'alimentation du tube en verre 2, représenté globalement en 4 (figure 1) et disposé de façon à alimenter en continu le tube suivant une première vitesse prédéterminée, par exemple

dans la direction verticale. Ce moyen peut comprendre un chas-

sis de support 5 mobile verticalement sur une colonne en une pièce avec la structure 7 de l'équipement sous l'effet d'une unité comprenant une tige filetée,8 et un écrou 9, celle-ci

pouvant tourner sur l'ossature elle-même et être mise en rota-

tion par un moteur à engrenage 10. Le premier moyen d'alimen-

tation 4 comprend également un élément tubulaire 11 (figure 2) relié au châssis de support 5 et ayant un alésage intérieur 12 disposé de façon à recevoir le tube en verre 2, qui peut

être bloqué par rapport à l'élément tubulaire de toute maniè-

re appropriée, par exemple au moyen d'une vis de pression 13.

Le dispositif comprend également un second moyen

d'alimentation 16 (figures 1 et 2) pour alimenter le fil mé-

tallique 3 à l'intérieur du tube 2, coaxialement à celui-ci.

Ce moyen peut comprendre une paire de rouleaux d'entraîne-

ment 17 tournant sur une plaque 18 qui est supportée par le

châssis 5. Ces rouleaux sont entraînés en rotation dans des -

directions opposées par un moyen approprié, et sont maintenus en contact avec le fil 3 sous une pression prédéterminée de façon à l'introduire axialement dans la partie intérieure du

tube 2 à une seconde vitesse prédéterminée.

5. A l'intérieur de l'élément tubulaire 11 est inséré

un manchon 19 (figure 2) fermé de façon sensiblement étan-

che par un bouchon 20 qui comporte un alésage axial traversé par le fil 3. Ce manchon est muni d'un raccord 21 permettant de brancher un tube relié soit à une source de gaz inerte de façon à purger l'alésage intérieur du tube en verre 2, soit à un dispositif d'échappement de façon à créer une aspiration

prédéterminée à l'intérieur de l'alésage.

Le dispositif comprend également un moyen de chauf-

fage et un moyen de refroidissement représentés en 22 et 23 respectivement (figures 1, 3 et 4). Le premier moyen comprend sensiblement une résistance électrique 24 (figures 3, 5 et 6) qui comporte une partie centrale 25 en forme de manchon, dans l'alésage intérieur 26 de laquelle est introduit le tube en

verre 2, et une paire de bras 27 sensiblement perpendiculai-

re à cette partie et en saillie sur ses côtés opposés. Chaque

bras est disposé de façon à permettre la liaison, à son extré-

mité 28, avec un support 29 de résistance refroidie par eau et

alimentée par une source de courant électrique.

La section de chaque bras 27 diminue progressive-

ment depuis l'extrémité 28 jusqu'à la partie 25, de façon à obtenir une densité de courant dans le bras qui ait tendance

à augmenter vers la partie centrale de la manière décrite ci-

après. Commodément, chaque bras a une section sensiblement

rectangulaire, et les dimensions de cette section sont constan-

tes sur une première partie de bras dirigée vers l'extrémité

27 et diminue sensiblement linéairement sur la partie restan-

te. Dans le mode de réalisation représenté, cette réduction de section est obtenue au moyen d'une paire de surfaces planes

sensiblement convergentes 30 (figure 5). Comme cela est repré-

senté dans la vue en coupe de la figure 6, le diamètre de l'alésage 26 dans la partie centrale en forme de manchon 25 a tendance à augmenter vers l'extérieur,à cause de la présence des parties extrêmes coniques 31. Une gorge annulaire 31' est

pratiquée dans la surface extérieure de la partie 25.

Le matériau de la résistance 24 peut être n'importe

quel matériau s'échauffant par passage d'un courant électri-

6. que (effet Joule). Cependant, on a trouvé que des résultats paxticulièrerent favorables étaient obtenus en utilisant une résistance en graphite et ce matériau doit par conséquent

être considéré comme ayant la préférence.

Le moyen de chauffage 22 comprend également une

enveloppe 34 (figure 3) ayant de préférence une forme cylin-

drique, qui avec une paire de plaques d'extrémité 35, forme une chambre sensiblement étanche 36 au centre de laquelle la

résistance 24 est disposée. Cette enveloppe comprend une plu-

ralité de couches en matériau différent, la couche centrale

37 ayant pour fonction de conférer une certaine résistance mé-

canique, la couche intérieure 38 offrant une certaine résis-

tance aux échanges de chaleur et la couche extérieure 39 ser-

vant d'isolation thermique.

Le chambre 36 peut être reliée, par exemple par une conduite 40,à un environnement extérieur à la chambre de façon

à créer à l'intérieur de celle-ci-une atmosphère contrôlée.

L'enveloppe 34 comporte également un alésage supérieur 41 tra-

versé par le tube en verre 2 (figure 3) et une ouverture d'ins-

pection 42 (figure 1) qui est fermée par une paroi transparen-

te et disposée de façon à permettre l'examen de l'intérieur de l'enveloppe. Le moyen de refroidissement 23, représenté en coupe

en figure 4, comprend sensiblement une chambre de section an-

nulaire 45 qui est placée dans le même axe que l'alésage 26 de la résistance 24 et est constituée d'un élément tubulaire intérieur 46 et d'un élément tubulaire extérieur 47 reliés ensemble par une paire de parois: annulaires 48. L'élément

annulaire intérieur 46, qui est disposé à être traversé lon-

gitudinalement par le fil en formation 49,comprend des trous

qui communiquent avec la chambre 45 et sont disposés sen-

siblement dans le sens radial. Au moins deux jeux de trous

sont présents, et l'axe de chaque trou forme un angle infé-

rieur à 90 par rapport à l'axe longitudinal des éléments tu-

bulaires 46 et 47, comme on peut le voir en figure 4. La

chambre 45 est également reliée par un raccord 51 à une sour-

ce de fluide de refroidissement, par exemple à une source 7. d'eau, fluide qui est introduit à une pression prédéterminée dans la chambre de façon à quitter les trous 50 suivant un débit permettant de former des jets, chaque jet étant dirigé

sensiblement contre le fil en formation 49 dans le sens d'ali-

mentation de celui-ci. - L'alésage intérieur de l'élément tubulaire 46 est

fermé à sa partie inférieure par une plaque 52, dans laquel-

le est pratiqué un autre alésage 53 coaxial à l'alésage précédent, et d'un diamètre qui diminue progressivement depuis le diamètre précédent jusqu'à 1-2 mm. Des trous de décharge (non représentés) sont également pratiqués dans cette plaque

de façon à permettre au fluide de quitter l'alésage de l'élé-

ment tubulaire 46 par aspiration. Une force appropriée est

exercée sur la partie du fil quittant le moyen de refroidis-

sement par un moyen de traction, dont seule une bobine 54 est représentée en figure 1, sur laquelle le fil est enroulé.La vitesse de traction du fil peut être réglée de façon à obtenir

la vitesse nécessaire de refroidissement du fil.

Pour accomplir la fonction décrite ci-dessus, la

plaque 52 est constituée de deux parties ééparées sensible-

ment le long d'un plan vertical contenant l'axe du fil en formation 49 et chacun d'eux est mobile par rapport à l'autre dans une direction perpendiculaire à cet axe. Ces deux parties sont guidées par une paire de colonnes 55 (figure 3) d'un châssis 56, et sont ramenées à la position fermée représentée

en figure 4 par des ressorts en spirale 57.

Le dispositif comprend également un moyen permet-

tant un réglage précis de la position axiale du moyen de re-

froidissement 23 par rapport au moyen de chauffage 22. Ce moyen est constitué essentiellement d'un coupleur coulissant entre la surface extérieure de l'élément tubulaire 47 (figure 4) et un alésage inférieur 62 pratiqué dans l'enveloppe 34 et

sensiblement coaxial à l'autre alésage 41 pratiqué dans la par-

tie supérieure de l'enveloppe. Ce coupleur permet évidemment le déplacement du moyen de refroidissement 23 par rapport au moyen de chauffage 22 dans la direction du fil en formation 49, ce qui permet le réglage de la distance axiale (représentée 8.

par A dans la figure 4) séparant les trous 50 (et par consé-

quent les jets de fluide de refroidissement) de la résistance 24. D'autres organes et moyens, non représentés, peuvent être

prévus pour régler avec précision cette position relative.

En aval du moyen de refroidissement 23, se trouve une goulotte 63,dont le bord extrême sensiblement en forme de

V 64 est maintenu en contact avec le fil 49 alors qu'il quit-

te le moyen de refroidissement 23, comme cela est représenté

dans les figures 3 et 1. Cette goulotte constitue sensible-

ment un canal permettant de recueillir le fluide mouillant encore le fil, et de l'acheminer vers un moyen de recueil

approprié 65 (figure 1).

Un tube en verre 2 est monté sur le premier moyen d'alimentation 4 de la façon représentée en figure 1, et est bloqué dans l'élément'tubulaire 11 (figure 2), et un fil métallique 3 de dimension appropriée est disposé à l'intérieur du tube et entre la paire de rouleaux d'entraînement 17 du

second moyen d'alimentation 16.Ces moyens peuvent être en-

traînés de façon à avoir des vitesses de déplacement du tube

2 et du fil 3 dans un rapport prédéterminé et à les introdui-

re dans le moyen de chauffage 22 et dans le moyen de chauffa-

ge 23 à des vitesses prédéterminées. Un gaz inerte est intro-

duit par le raccord 21 dans l'interstice annulaire compris

entre le tube 2 et le fil 3 de façon à purger cet interstice.

Une tension électrique est appliquée au support d'électrode 29 (figure 3) et à la résistance 24 de façon à la chauffer. Celle-ci peut produire des températures très élevées à l'intérieur de l'alésage 26, températures qui sont

suffisantes pour provoquer le ramollissement du tube en ver-

re 2 jusqu'à lui conférer la viscosité requise, ainsi que-la

fusion du fil métallique 3 placé à l'intérieur du tube, pen-

dant leur traversée de l'alésage. Le chauffage peut être exé-

cuté sous atmosphère contrôlée par introduction d'un gaz ou

d'un mélange gazeux dans la chambre 36.

En même temps, le tube en verre est introduit au

moyen d'un moteur 10 qui fait tourner la vis 8, laquelle pro-

voque à son tour le déplacement axial de la vis 9 et par con-

9. séquent du-châssis de support 5. Le fil 3 est quant à lui alimenté par l'action des rouleaux d'entraînement 17 qui exercent une pression prédéterminée sur le fil de façon à

appliquer des forces tangentielles permettant son avancement.

Pendant l'avancement du tube 2 et du fil 3, une lé- gère aspiration peut être appliquée à l'interstice annulaire

les séparant dans le but d'enlever le gaz qui se forme pen-

dant le déroulement du processus.

Pendant l'étape de chauffage, la surface en coupe

du tube et du fil diminue, comme on peut le voir dans la par-

tie centrale de la figure 4, et si une traction prédéterminée est exercée sur l'extrémité libre du fil qui se forme ainsi, un fil métallique 49 de très petite dimension, revêtu d'une fine couche de verre, est produit en continu par suite du ramollissement du tube et de la fusion du fil métallique. Si

l'on procède à l'examen de l'étape de formation du fil 49 lors-

que le procédé est utilisé convenablement, on remarquera que,

sous l'effet de la force axiale (exercée sur le fil en forma-

tion par le moyen de traction prévu dans le dispositif), les surfaces en coupe du tube et du fil ont tendance à diminuer progressivement suivant le profil représenté en figure 4. Le

fil 49 qqi se forme ainsi dans l'alésage de l'élément tubulai-

re intérieur 46 du moyen de refroidissement 22 est amené à

quitter l'alésage 53 de la plaque 52 dudit moyen,pour s'en-

rouler ensuite sur la bobine 54 qui constitue une partie du moyen de traction. Des jets de fluide de refroidissement par

exemple d'eau, sortant des trous 50 de l'élément tubulaire in-

térieur 46 sont dirigés sur le fil 49 pendant sa traversée

du moyen de refroidissement. Une circulation continue du flui-

de est crée en l'introduisant d'abord dans le raccord 51, puis en le dirigeant dans la chambre de section annulaire 45,

et après qu'il a été amené en contact avec le fil en forma-

tion 49, en le faisant sortir par des trous de décharge (non

représentés) qui sont prévus dans la plaque 52.

Comme cela a déjà été indiqué, la position axiale du moyen de refroidissement 23 peut être réglée par rapport à celle du moyen de chauffage 22 par réglage axial de l'élément 10.

tubulaire extérieur 47 du premier moyen par rapport à l'alé-

sage 62 de l'enveloppe 34 du second moyen, cela à une fin

qui sera décrite ultérieurement.

La température que la résistance 24 est à même de développer à l'intérieur de son alésage 26 et le long de l'axe de celui-ci est répartie comme indiqué par la courbe a de la figure 7, o x représente l'axe de l'alésage et y un plan

orthogonal à celui-ci. La courbe a, dans laquelle-les tempé-

ratures T mesurées le long de l'axe x sont indiquées sur l'axe y, montre que la température T a tendance d'abord à augmenter, puis à diminuer suivant un gradient très élevé (défini par la

dérive dT/dx). Cette propriété intéressante, qui rend la ré-

sistance décrite particulièrement adaptée à l'objet de la pré-

sente invention, est due sensiblement à sa forme et au maté-

riau avec lequel elle est construite. A cet égard, la diminu-

tion de surface de la section des bras 27 (figure 5) de la

résistance vers la partie centrale 25 conduit à une augmenta-

tion considérable de la densité de courant dans cette partie,

et induit par conséquent des gradients de température élevés.

On peut supposer que la température du fil métalli-

que 3 pendant sa traversée de la résistance 24 et du moyen de refroidissement 23 suit la forme indiquée par la courbe b lorsqu'elle est mesurée le long de x. Dans la première partie

b de cette courbe, Tva température du fil 3 reste manifeste-

ment inférieure à la température de la résistance représentée

par la courbe a. Lorsque la température du fil atteint la va-

leur Tf correspondant au point de fusion du métal du fil, il

y a une partie b2 de courbe de courte longueur qui est sen-

siblement parallèle à l'axe x dans laquelle le métal fond.

Ensuite, la température du fil (o du métal à l'état de fu-

sion)- varie dans la partie b3, mais sans atteindre la tempé-

rature maximum Tm que la résistance serait à même d'attein-

dre le long de l'axe x en l'absence du fil.

Si le fil en formation 49 devait être refroidi à

l'air et par conséquent sans utilisation du moyen de refroi-

dissement 23, on peut supposer que ce refroidissement suivrait sensiblement les parties de courbe b4, b5, la température Tf 11. étant de nouveau atteinte à la fin de la première partie

(avec comme conséquence la solidification du fil), et la tem-

pérature pendant la seconde partie serait toujours supérieu-

re à la température que la résistance 24 serait à même de pro-

duire aux mêmes points de l'axe x (courbe a). Cependant, si le moyen de refroidissement 23 est en fonctionnement, les jets quittant les trous 50 prélèvent une quantité considérable de chaleur dans le fil en formation 49, provoquant un refroidissement très rapide du matériau du fil, îO ce qui se traduit par le fait que, dans ces conditions, on

dont considérer que le refroidissement suit la forme repré-

sentée par la partie de courbe b6. La température de solidi-

fication T est, dans ce cas, atteinte immédiatement au début

de cette partie.

Il apparaît par conséquent que deux parties bien

définies jouant un rôle considérable dans l'examen du phéno-

* mène se produisant pendant le déroulement du processus peu-

vent être identifiées le long de l'axe x du fil en formation 49. La première, représentée par S1 dans les figures 4 et 7,

correspond à la partie de limitation, en aval de laquelle com-

mence la réduction de la surface de la section du tube en ver-

re 2, et se trouve approximativement à la partie terminale de la partie b1 (figure 7) de la courbe b. En aval de cette partie le diamètre des diverses sections en coupe du fil en

formation diminue-progressivement suivant le profil représen-

té en figure 4, lequel dépend évidemment des caractéristiques physiques et chimiques des matériaux constituant le tube et le fil. La seconde partie de limitation, représentée par S2 dans les figures, correspond à la partie au-delà de laquelle il n'y a pas une nouvelle diminution de la surface en coupe

du fil en formation.

Ainsi, le phénomène de réduction progressive de la

surface en coupe du fil en formation,appelé également "atté-

nuation", se produit seulement entre les parties de limita-

tion S et S Comme cela est bien connu, ce phénomène se pro-

duit dans tout courant de matériau ayant une viscosité prédé-

terminée et en particulier dans une colonne de fluide comme 12.

la présente colonne, à laquelle une traction de valeur pré-

déterminée est appliquée. La partie du fil en formation située entre les parties S 1 et S2 a par conséquent des sections de surface variable le long de son axe, alors que les parties situées en amont et en aval de ces parties ont une surface en

coupe constante.

Selon le procédé de la présente invention, le moyen de refroidissement 23 (figure 4) est positionné, par rapport au moyen de chauffage 22,à un endroit de l'axe x du fil en

formation tel que le métal du fil se solidifie dans une par-

tie qui n'est pas située avant la partie de limitation S2 o se termine la réduction de la surface en coupe du fil. A cet égard, on a trouvé que si cette condition était satisfaite, le fil ainsi obtenu avait des caractéristiques mécaniques particulièrement bonnes, et pouvait être produit de façon

continue et pratiquement sans défauts. En outre, selon la pré-

sente invention, la quantité de chaleur extraite par le moyen de refroidissement peut être suffisamment élevée pour éviter le ramollissement du verre recouvrant le fil en formation

en aval de la partie S2. Cette seconde condition a une impor-

tance particulière, car, comme cela est bien connu, si la

température de solidification dunétal et du verre est attein-

te pendant le refroidissement du fil en formation 49,la cha-

leur de solidification dégagée par suite du changement d'état aurait tendance à ramollir le revêtement en verre du fil, avec comme conséquence une augmentation des défauts du fil en formation ou même sa rupture.-!

Les deux conditions dont dépendent les caractéris-

tiques du procédé et du fil obtenu par ce procédé peuvent être satisfaites d'une manière très simple avec le dispositif

décrit. La première condition peut être satisfaite en dépla-

çant axialement l'élément tubulaire 47 du moyen de refroidis-

sement 23 à l'intérieur de l'alésage correspondant 62 de l'enveloppe 34, et en ajustant la position des trous 50 (et

par conséquent des jets obtenus) par rapport au fil en forma-

tion jusqu'à ce que la partie o le matériau métallique du fil se solidifie coïncide avec la partie de limitation S2 a 13.

la fin de l'atténuation, ou se trouve immédiatement au-des-

sous. Grâce à ce mouvement relatif, la forme de la partie b6

(figure 7) de la courbe b varie, et par conséquent la posi-

tion de la partie o commence la solidification du matériau métallique du fil varie le long de l'axe x du fil en forma- tion.

La seconde condition est satisfaite par l'effet im-

portant de refroidissement du liquide amené en contact avec la surface extérieure du fil dans la zone située à la fin de l'atténuation, celui-ci étant déterminé par le débit de

liquide et les très petites dimensions de la zone de refroi-

dissement. Ces résultats sont obtenus par la formation-de jets dirigés contre le fil en formation et en particulier par leur inclinaison par rapport à l'axe du fil, ce qui permet au moyen de refroidissement 23 d'être placé très près de la résistance 24. Grâce à un choix approprié du nombre de jets, il est possible d'obtenir un refroidissement suffisamment ef-

ficace pour éviter tout ramollissement du revêtement en.ver-

re du fil en aval de la partie S2.

Le fil quittant l'alésage 53 de la plaque 52 du moyen de refroidissement 23 est encore humide. L'eau peut

être extraite de sa surface au moyen du bord 64 de la gou-

lotte 63 qui glisse sur cette surface.

Les deux parties de la plaque 52 peuvent être dépla-

cées l'une par rapport à l'autre en les faisant coulisser le long des colonnes 55 (figure 3) et en vainquant la réaction des ressorts 57. De cette façon,il est possible d'obtenir

une accessibilité totale à l'alésage de l'élément tubulai-

re intérieur 46, par exemple, lorsqu'au commencement du pro-

cessus l'extrémité libre du fil en formation doit être tirée

avec un outil afin de la relier au moyen de traction.

Le procédé décrit permet de fabriquer en continu des fils métalliques, en particulier en acier inoxydable, ayant un très petit diamètre, de l'ordre d'un millième de millimètre et avec des caractéristiques très favorables, en particulier d'excellentes caractéristiques mécaniques, une

bonne conductibilité électrique et thermique et une bonne ré-

14. sistance à la corrosion. En outre, les fils métalliques en

alliages spéciaux obtenus avec le procédé de la présente in-

vention ont une structure "vitreuse", c'est-à-dire une struc-

ture sensiblement non cristalline très différente de la structure cristalline normale des métaux. L'état vitreux est obtenu grâce au taux élevé de refroidissement du fil sous

formation. A cet égard, dans le procédé de la présente inven-

tion, des taux de refroidissement de l'ordre de 10î6C/seconde ont été rencontrés, ceux-ci étant beaucoup plus élevés que les taux obtenus dans les procédés de l'art antérieur o ils ne dépassent généralement pas 104C/seconde. Un tel taux de refroidissement est permis par la méthode de refroidissement

spéciale du fil en formation venant d'être décrite.

La présente invention n'est pas limitée aux exem-

ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui

apparaîtront à l'homme de l'art.

15.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de fabrication en continu d'un fil mé-

tallique de très petit diamètre à partir de matériau à l'état fondu, comprenant au moins une étape de chauffage, dans une première position prédéterminée, d'un tube en verre dans le- quel est disposé un fil en matériau métallique, le tube et le

fil étant introduits dans la direction de leur axe longitudi-

nal de façon à ce que le verre se ramollisse à une certaine viscosité et que le matériau fonde pour former un fil, et une

étape de refroidissement dans une seconde position prédéter-

minée, du fil sur lequel une certaine traction est exercée, caractérisé en ce que la seconde position prédéterminée dans laquelle se déroule l'étape de refroidissement du fil est située par rapport à la première position en un endroit de l'axe du fil tel que la solidification du matériau se produit

dans une partie qui n'est pas située avant la partie de limi-

tation o la diminution de la surface en coupe du fil se ter-

mine, la quantité de chaleur extraite pendant l'étape de re-

froidissement étant suffisamment élevée pour éviter le ramol-

lissement du verre du tube en aval de cette partie de limita-

tion. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que la quantité de chaleur extraite pendant l'étape de re-

froidissement est suffisamment élevée pourdonner un taux de

refroidissement de l'ordre de 106. C/seconde.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que les première et seconde étapes sont

exécutées dans une chambre à atmosphère contrôlée.

4 - Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3,

caractérisé en ce que l'étape de chauffage est exécutée au

moyen d'une résistance électrique comportant un manchon cen-

tral dans l'alésage intérieur duquel le tube est acheminé, et une paire de bras sensiblement perpendiculaire au manchon

et en saillie sur ses côtés opposés, chaque bras étant dispo-

sé de façon à être relié, à son extrémité libre, à une élec-

trode correspondante d'une source d'électricité, la section de chaque bras diminuant progressivement depuis l'extrémité 16.

libre vers le manchon de façon à obtenir une densité de cou-

rant dans le bras qui ait tendance à augmenter dans la direc-

tion du manchon, et donc une grande augmentation de la tempé-

rature régnant dans le tube et dans le fil le long de l'axe longitudinal. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé

en ce que chaque bras a une section sensiblement rectangulai-

re, dont les dimensions restent constantes sur une première partie de bras située vers l'extrémité libre de celui-ci, et

diminue sur la partie restante du bras.

6 - Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5,

caractérisé en ce que la résistance est en graphite.

7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que la seconde étape de refroidissement est exécutée en dirigeant une pluralité de jets d'un liquide

de refroidissement sur le fil en formation situé dans la se-

conde position, chaque jet étant dirigé à la fois vers le fil

en formation et dans la direction d'alimentation du fil.

8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que chaque jet forme un angle d'environ 450 avec la di-

rection d'alimentation-du fil, de sorte que les jets exercent

également un effet d'aspiration entre la chambre et l'exté-

rieur.

9 - Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8,

caractérisé en ce que les jets sont disposés radialement au-

tour du fil en formation.

- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle un gaz inerte est introduit dans l'interstice séparant le fil

du tube en amont de la première position.

11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10,-

caractérisé en ce que le tube et le fil sont acheminés dans la

direction de leur axe à des vitesses différentes.

12 - Dispositif de fabrication en continu d'un fil

métallique de très petit diamètre à partir d'un matériau a.

l'état de fusion comprenant un moyen de chauffage dans une pre-

mière position prédéterminée d'un tube en verre dans lequel est 17. disposé un fil de matériau métallique, le tube et le fil étant acheminés dans la direction de leur axe longitudinal, le moyen de chauffage étant disposé de façon à provoquer le ramollissement du verre à une certaine viscosité et la fusion du matériau de façon à former un fil, un moyen de chauffage

du fil et un moyen permettant d'exercer une traction prédé-

terminée sur le fil, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour régler la position relative du moyen de chauffage par rapport au moyen de refroidissement le long de l'axe du fil en formation d'une manière telle que la solidification du matériau se produise dans une partie, le long de l'axe du fil,

qui n'est pas située avant la partie de limitation o se ter-

mine la diminution de la surface en coupe du fil, le moyen de

refroidissement étant disposé de façon à enlever une quanti-

té de chaleur qui est suffisamment élevée pour éviter le ra-

mollissement du verre du tube en aval de la partie de limita-

tion.

13 - Dispositif selon la revendication 12, caracté-

risé en ce qu'il comprend une chambre à atmosphère contrôlée pour contenir le tube en formation et au moins une partie des

moyens de chauffage et de refroidissement.

14 - Dispositif selon l'une des revendications 12

ou 13, caractérisé en ce que le moyen de chauffage comprend une résistance électrique comportant un manchon central dans l'alésage duquel est introduit le tube, et une paire de bras sensiblement perpendiculaires au manchon et en saillie sur les côtés opposés de celui-ci,chaque bras étant disposé de façon

à être relié à son extrémité libre à une électrode correspon-

dante d'une source d'électricité, la section de chaque bras

diminuant progressivement entre l'extrémité libre et le man-

chon de façon à obtenir une densité de courant dans le bras qui ait tendance à augmenter dans la direction du manchon et obtenir ainsi une augmentation élevée de la température dans

le tube et dans le fil le long de l'axe longitudinal.

15 - Dispositif selon la revendication 14, caracté-

risé en ce que chaque bras a une section sensiblement rectan-

gulaire, les dimensions de cette section étant constantes dans 18. une première partie de bras située vers l'extrémité libre

du-bras, et diminuant dans la partie restante du bras.

16 - Dispositif selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que la résistance est en graphite.

17 - Dispositif selon l'une des revendications 12

à 16, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement com-

prend au moins un jet de fluide de refroidissement dirigé vers le fil en formation situé dans la seconde position, le jet étant dirigé à la fois vers le fil et dans la direction

d'alimentation du fil.

18 - Dispositif selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que le jet forme sensiblement un angle de 450 par rapport à la direction d'alimentation du fil de façon à

exercer un effet d'aspiration entre la chambre et l'extérieur.

19 - Dispositif selon les revendications 17 et 18,

caractérisé en ce que les jets sont disposés radialement au-

tour du fil en formation.

- Dispositif selon l'une des revendications 17

à 19, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement com-

prend sensiblement une chambre de section annulaire définie entre une paire d'éléments tubulaires, le fil en formation traversant axialement l'alésage dans l'élément tubulaire le

plus à l'intérieur de la chambre, les trous des jets en com-

munication avec la chambre étant pratiqués dans l'élément tu-

bulaire le plus à l'intérieur et le fluide pressurisé étant

introduit dans la chambre.

21 - Dispositif selon la revendication 20,-caracté-

- risé en ce que la chambre est fermée à sa partie inférieure

par une paroi dans laquelle un alésage est pratiqué coaxiale-

ment à l'alésage intérieur de l'élément tubulaire le plus à

l'intérieur, et ayant un diamètre dont la valeur diminue pro-

gressivement depuis la valeur du diamètre de l'élément tubu-

laire le plus à l'intérieur jusqu'à la valeur du diamètre du fil, l'alésage étant en communication avec un autre trou de décharge qui permet au fluide pulvérisé par les jets d'être

évacué par son intermédiaire.

22 - Dispositif selon la revendication 21, caracté-

19. risé en ce que la paroi de base est en deux parties, dont l'une au moins est mobile par rapport à l'autre, les deux

parties étant séparées sensiblement le long d'un plan conte-

nant l'axe du fil en formation.

23 - Dispositif selon l'une des revendications 20 à

22, caractérisé en ce qu'au-dessous de la paroi de base est disposé un élément coulissant maintenu en contact avec le fil quittant l'alésage de la paroi de base, d'une manière telle que le fluide encore présent sur le fil à l'orifice de sortie de l'alésage est transféré sur l'élément, et est acheminé

jusqu'à un moyen de recueil.

24 - Dispositif selon l'une des revendications 12 à

23,caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'évacuation de l'air situé dans l'interstice entre le fil et le tube en amont de la première position, le moyen comprenant un premier élément

tubulaire, dans l'alésage intérieur duquel est insérée l'ex-

trémité supérieure du tube en verre, et dans l'extrémité su-

périeure duquel est prévu un alésage pour le passage du fil, cet élément tubulaire comportant un raccord par lequel un gaz

inerte est introduit dans l'élément tubulaire.

- Dispositif selon l'une des revendications 12 à

24, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen d'ali-

mentation du tube disposé de façon à déplacer celui-ci dans

le sens axial à une première vitesse prédéterminée, et un se-

cond moyen d'alimentation du fil disposé de façon à déplacer

le fil axialement dans le tube à une seconde vitesse prédéter-

minée, les moyens d'alimentation étant agencés de façon-à

fonctionner à des vitesses qui sont dans un rapport prédéter-

miné.