Brevet FR2134707A1 — publié le 19721208

La présente invention est relative à des procédés de production d'articles en métal avec des garnitures en verre qui y sont scellées . L'utilisation et le besoin d'articles en métal avec des garnitures en verre qui y sont scellées sont importants. Par exemple, dans des connecteurs électriques connus (qu'ils soient à contacts multiples ou coaxiaux avec un seul contact central), une garniture en verre est scellée aux tiges de contact et à la paroi interne d'une enveloppe entourante afin d'établir un isolateur scellé .Dans des enceintes sous pression, il existe fréquemment un besoin pour une fenêtre en verre transparente scellée dans une paroi dé l'enceinte afin de permettre un examen visuel d'une réaction ou d'un processus qui se déroule à l'intérieur de cette enceinte.Dans un procédé de réglage de moteurs à combustion interne ,les bougies d'allumage normales sont remplacées par des bougies possédant une fenêtre .transparente , de telle sorte que la couleur des explosions à l'intérieur du cylindre puisse être examinée visuellement et le carburateur être ajusté jusqu'à ce que la couleur des explosions.corresponde à une couleur qui est connue comme indiquant un mélange optimum. Il existe diverses constructions connues pour de tels usages et des procédés pour les établir.Un procédé connu exige l'utilisation d'une garniture en verre préfaçonnée onéreuse, mais ce procédé (en commun avec d'autres procédés connus) est coûteux.Par conséquent, il existe toujours un besoin pour des procédés économiques et sûrs de production d'articles métalliques comportant des garnitures en verre scellées. Un but de l'invention est d'offrir un procédé perfectionné, simple et efficace pour offrir un article méttali-que avec une garniture en verre qui y est scellée. Suivant l'invention, le procédé consiste à établir un article métallique avec une ouverture s'étendant à travers une partie de cet article , à situer un gabarit au voisinage d'un orifice inférieur de l'ouverture afin de fermer cette ouverture , à placer un élément en verre qui peut être constitué par un ou plusieurs tubes, tiges ou filaments en verre, au-dessus de l'orifice inférieur de 1'ouverture , à chauffer l'élément en verre à une température qui amène le verra à ^avenir lierai'?'® 72 15435 2 à le laisser s'écouler et venir en contact avec les parois de l'ouverture , à refroidir lé verre pour le solidifier et à retirer le gabarit de l'article métallique afin de laisser une garniture en verre scellée sur la paroi'cfe l'ouvertue. 5 L'invention est particulièrement avantageuse dans des applications exigeant qu'un tube ou une tige métallique s'étende à travers la garniture en verre et lui soit scellée. Pour dé telles applications avantageuses,une cavité est prévue dans la surface du gabarit et une tige ou uï tube 10 métallique est supporté dans la cavité de ma:nière à faire saillie à travers l'ouverture dans l'article métallique.Une ou plusieurs longueurs de tube , de tige ou de filaments en verre sont placées sur la surface du gabarit et l'assemblage est chauffé jusqu'à ce que le verre fonde et s'écoule jusqu'au fond de la coupelle t5 formée par la paroi de l'ouverture et la surface supérieure du gabarit , de manière à former une mare délimitée par la paroi de l'ouverture et avec la tige ou tube métallique s'étendant à travers la mare liquide.L'assemblage est ensuite refroidi pour solidifier le verre en liaison scellée avec la paroi de l'ouverture 20 et avec la tige ou le tube métallique le traversant.Le gabarit est finalement retiré de manière à laisser une garniture en verre scellée sur la paroi de l'ouverture et sur la tige ou tube métallique.Bien évidemment, plus d'un tube ou d'une tige métallique peut être prévue . en association scellée à travers la garniture en 25 verre. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, qui.ée prête particulièrement à une application rapide et simple , une seule longueur de tube en verre est utilisée pour constituer la garniture.Cette forme de réalisation est particuliè-30 rement avantageuse lorsqu'une seule tige ou un seul tube métallique doit être scellé à travers la garniture en. verre.Lorsque le gabarit est situé et que la tige ou le tube métallique est en position, une longueur prédéterminée de 'tube en verre est simplement glissée sur la tige ou le tube métallique et l'assemblage est 35 chauffé pour faire fondre et s'écouler le tube en verre dans une mare.On se rendra compte qu'il s'agit ainsi d'un procédé simple et jgpide d'assemblage de pièces pour le chauffage qui facilite nettement la fabrication; ' 72 15435 3 L'invention concerne également les articles fabriqués suivant le procédé de l'invention. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre 5 d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale "explosée" d'un assemblage de pièces associées à une bougie d'al-lurege/illustrant un(article produit par le procédé suivant l'in-10 vention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale des pièces de la figuré 1 , telles qu'assemblées en préparation pour le chauffage. lia figure 3 est une vue en coupe longitudinale 15 de l'assemblage de la figure 2, avec un tube en verre qui y est amené à fondre et à s'écouler pour former une râare. La figure 4 représente l'assemblage de la figure 3 après refroidissement pour solidifier le verre et avec le gabarit retiré en laissant l'article fini. 20 En se référant à la figure 1, la partie de corps en acier doux principaleJÛ d'une bougie d'allumage (dont une partie 'seulement est représentée) est dotée d'une ouverture 11 dans une paroi transversale 12.Une garniture en verre doit être scellée dans l'ouverture 11, avec une électrode centrale sous la forme , 25 par exemple, d'une tige métallique en nickel-fer qui -s'étend à travers. ' . Dans le but de fabriquer cette garniture en • verre scellée avec sa tige métallique associée, un gabarit comprenant un premier bouchon en carbone 13 et un'second bouchon 30 en carbone 14, une tige métallique 15 et une longueur prédéterminée d'un tube en vèrre donné 16 sont prévus. - Le premier bouchon 13 pr ésente un alésage cylindrique 17 suffisamment large pour recevoir la tige 15 et 35 un contre-alésage 18 suffisamment large pour recevoir une£artie "cylindrique dirigée vers le haut 19 du bouchon 14. La figure 2 représente l'assemblage des pièces de la figre 1, prêt à l'introduction dans un four. 72 15435 4 7.134707 La partie dirigée vers le haut 19 du bouchon 14 est introduite dans le contre-alésâge 18 du bouchon 13 et lé-remplit.Les deux bouchons 13 et 14 associés de lar sorte sont introduits dans le corps 10 de la bougie d'allumage à partir du bas et remplissent ce corps jusqu'à la face inférieure de la paroi trans-/ versale 12, comme représenté.La tige 15 est alors introduite dans l'alésage 17 à partir du haut et l'extrémité inférieure de cette tige 15 repose sur la surface supérieure de la partie 19 dirigéé vers le haut du bouchon 14. Avec la tige 15 située au centre et supportée de la sorte, la longueur cle tube en verre 16 est glissée sur l'extrémité supérieure de la tige 15 et repose sur la surface supérieure du bouchon 13. Cet assemblage forme une coupelle avec une paroi latérale commune à la paroi de l'ouverture 11 et un fond qui fait partie de la surface supérieure du bouchon 13 qui ferme l'extrémité inférieure de l'ouverture 11.L'assemblage de la figure 2 est placé dans un four dans lequel la température de l'assemblage est augmentée jusqu'à un point où le verre du tube 16 fond et s'écoule dans la coupelle en formant une mare. Cette mare est représentée en 20 à la figure 3. La mare 20 remplit la coupelle définie par la paroi de l'ouverture 11 et la surface supérieure du bouchon 13 et entoure la partie de la tige 15 qui traverse la coupelle. Ainsi, une partie de la tige 15 et la paroi de la coupelle sont mouillées par ,1e verre en fusion et l'assemblage est ensuite refroidi pour solidifier la mare de verre 20. Le verre solidifiéést ainsi scellé sur la paroi de la coupelle et la périphérie de la tige ,mais se trouve en contact libérable avec le bouchon en carbone 13. Finalement,comme représenté à la figure 4, les bouchons 13 et 14 sont retirés afin de constituer l'article fini sous la forme du corps de bougie d'allumage 10 avec la garniture en verre 20 qui y est scellée et l'électrode centrale 15 scellée à travers. La bougie d'allumage est finie en ajoutant des pas de vis et d'autres caractéristiques structurales appropriées. Ce procédé se prête à un dosage rapide et précis de la quantit# 72 1S435 s de verre , à une facilité d'assemblage avant le chauffage et à une facilité de démontage après le chauffage.Par comparaison avec un produit connu dans lequel on utilise une garniture en verre préfaçonnée ,un gain de 80% dans le prix de revient de la garniture en verre est atteint en utilisant une longueur de tube en verre 16 et eh provoquant un effondrement de ce tube en- verre par chauffage pour former la garniture de la manière décrite. Diverses modifications ou additions du procédé décrit peuvent être réalisées.Par exemple, la surface supérieure du bouchon 13 du gabarit peut être rendue concave au lieu de plane , de telle sorte que la garniture en verre scellée soit dotée d'une surface bombée.D'autres formes de surface peuvent aussd/être produites en façonnant convenablement la-surface supérieure du bouchon 13 du gabarit, te bouchon 13 du gabarit peut être ^introduit dans le corps 10 à partir de l'une ou l'autre extrémité,de telle sorte que soit.la surface supérieure rsoit la sirface inférieure de la garniture 20 puisse recevoir une forme prédéterminée L'invention peut aussi être utilisée pour réaliser d'autres articles.Par exemple, un connecteur électrique coa xial peut être réalisé grâce à un procédé pratiquement tel que décrit à propose des figures 1 à 4,dans lequel le corps 10 est l'enveloppe externe du connecteur et l'électrode 15 est une broche centrale ou un connecteur à douille. Plus d'une tige,dlme électrode ou d'un connec-'teur 15 peut être prévu à travers la garniture en verre 20.La seule chose qui est nécessaire est un agencement approprié de plusieurs alésages 17 dans le bouchon 13 afin de situer et de supporter les diverses tiges au cours des étapes d'assemblage, de chauffage et de refroidissement.Lorsque plusieurs de ces tiges sont prévues,il peut être préférable de ne pas utiliser un seul tube en verre 16 mais au contraire d'utiliser de plus petits tubes individuels autour de chaque tige. Au lieu d'utiliser une ou plusieurs longueurs de tube en verre, il peut être utile dans certains cas d'utiliser des tiges ou des filaments en verre qui sont placés dans la coupelle prête pour la fusion.La quantité de verre peut toujours être aisément dosée en utilisant des tiges ou des filaments en verre• 72 15435 « 1134707 En outre, bien qu'on ait décrit des formes, de réalisation dans lesquelles un ou plusieurs connecteurs ou tiges sont scellées à travers la garniture en verre, il doit être entendu que l'invention peut aussi être utilisée pour réaliser une 5 fenêtre en verre scellée dans une ouverture d'un article, telle qu'une enceinte sous pression, mais sans aucune tige ou raccord scellé à travers cette fenêtre.Dans ce cas, le bouchon 13 du gabarit ne présente pas un alésage 17 et on n'a pas besoin d'un bouchon 14. , ÎO Afin d'assurer l'obtention d'une bonne liaison ou scellement entre le verre et le métal, on doit réaliser un choix approprié des matériaux. Dans les formes de réalisation des figures 1 à 4, le métal utilisé pour le corps principal 10 est un acier doux exempt de plomb approprié , dont un exemple con-15 venable est celui répondant à la norme britannique 970 ENIA. Le verre 16 est un verre à la chaux sodée exempt . de plomb et la tige 15 est faite en alliage de nickel-fer (50-50)exempt de plomb. De préférence, le coefficient de dilatation 20 thermique de l'acier doux est supérieur à celui du verre , de telle sorte que la garniture soit soumise à une. compression lors du refroidissement.Les coefficients de dilatation du verre et de la tige devraient être pratiquement égaux. Avant d'utiliser les pièces métalliques dans 25 le processus , cellœ-ci sont nettoyées et dégazées chimiquement. Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. 72 15435 1134707 REVENDICATIONS 1.Procédé de réalisation d'un article métallique avec une garniture en verre scellée, caractérisé en ce qu'il consiste à établir un article métallique avec une ouverture s'é- 5 tendant à travers une partie de celui-ci , à situer un gabarit au voisinage d'un orifice inférieur de cette ouverture afin de fermer cet orifice infériar , à placer un élément en verre dans l'ouverture , à chauffer l'élément en verre à une température à laquelle le verre devient liquide , en laissant le verre s'écouler 10 et venir en contact avec la paroi de l'ouverture, à refroidir le verre pour le solidifier et à retirer le gabarit. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en verre possède une configuration tubulaire et le gabarit offre une ouverture s'étendant à travers la 15 surface du gabarit au voisinage de l'orifice inférieur précité, et en ce que le procédé consiste en outre , avant de procéder à l'étape de chauffage , à établir un organe métallique s'étendant à travers l'élément en verre tubulaire et dans l'ouverture du gabarit, de telle sorte que lors de l'achèvement de l'étape de 20 refroidissement , cet article métallique soit doté d'une garniture en verre scellée présentant un organe métallique scellé s'é-tèndant à travers la garniture en verre. 3.Procédé suivant la revendication 2,caractérisé en ce que le gabarit comprend une partie supérieure et une 25 partie inférieure, la partie supérieure étant située au voisinage de l'orifice- inférieur- et l'ouverture du gabarit s'étendant' à travers et en ce que le procédé consiste en outre à situer la partie inférieure précitée de manière à venir rencontrer l'extrémité inférieure de l'ouverture du gabarit préalablement à l'étape 30 de chauffage. 4.Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en verre comprend au moins une tige en . verre . 5. Procédé suivant la revendication 1, caracté-35 risé en ce que l'élément en verre comprend des filaments en verre. 6.Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que la surface du gabarit adjacente à l' orifice - in- 79 15435 8 - il 1 , 1134707 férieur est concave , de telle sorte que la garniture eft verre prend une surface convexe au cours de l'étape de chauffage, " 7.Procédé suivant la revendication 2,caractérisé en ce que le gabarit comprend plusieurs des ouvertures précitées et l'étape d'établissement d'un organe métallique s'étendant à travers l'élément en verre tubulaire consiste à prévoir un or-gae métallique et un tube en verre pour chacune des ouvertures du gabarit. 8.Procédé suivant la revendication 2,caractérisé en ce que l'élément en verre est prévu sous la forme d'un tube en verre transparent , de telle sorte que lors de 1'achèvement de l'étape de refroidissement , le verre scellé forme une fenêtre transparente. 9.Procédé suivant la revendication 8,caractérisé en ce que l'article métallique est une bougie d'allumage pour un moteur à combustion interne et le verre forme une fenêtre transparente autour de l'organe métallique servant d'électrode de la bougie ,afin de permettre de surveiller l'état de l'explosion dans le cylindre du moteur .