Brevet FR2121548A1 — publié le 19720825

Un procédé classique de fabrication de fils metalliques consiste à étirer une barre dans des filières successives dont les sections sont progressivement décroissantes, jusqutà ce que le fil atteigne le diamètre ou la section finale désiré . On peut également fabriquer des fils en obligeant une matière plastique à passer dans une filière pour extruder un filament qui se solidifie et oonstitue le produit fini. Le premier de ces procédés est très coûteux en raison du prix des filières et du nombre des passes d'étirage successives nécessaires pour obtenir le produit fini.L'utilisation du second procédé est très limitée, car il est difficile d'extrader plus d'un filament à la fois, et de ce fait, il est cottes pour la fabrication de fils qui, pour être économiques, doivent être extrudés simultanément en grand nombre par une même filière. Par ailleurs, divers articles séparés peuvent être fabriqués par des procédés classiques et au moyen d'appareils bien connus, La présente invention concerne la fabrication de différents articles par un procédé entièrement différent des procédés connus A cet effet, la matière première est une pâte liquide qui est dé- posée sur un élément de support comportant au moins une empreinte complémentaire de celle de l'article fini et dans laquelle la pâte fluide se moule en se conformant aux parois délimitant l'empreinte Au moins la partie de l'élément de support~comportant l'empreinte est en matière telle que, lorsque la pâte moulée dans cette dernière s'est solidifiée, l'article moulé peut être dégagé facilement de l'empreinte sans se fracturer.Cette partie de l'élément de support doit avoir un très faible coefficient de frottement, et elle est par exemple en "2eflont', en polyéthylène,etc. Apres sa solidification, la matière déposée dans l'empreinte doit avoir une résistance mécanique suffisante pour que ltarticle moulue puisse ensuite subir un traitement augmentant sa densité. A titre d'exemple, 11 invention permet de fabriquer des fila ment s continus sur un élément de support constitué par une courroie sans fin comportant plusieurs gorges longitudinales espacées de section droite convenable, ou des tronçons de filaments, et dans ce cas,-la courroie de support comporte des rainures transversales ou obliques, dont la longueur, la largeur et la profon deur correspondent respectivement à la longueur, à l'épaisseur et à la section droite des tronçons de filaments. L'empreinte ménagée dans l'élément de support peut avoir n'importe quelle forme convenable, elle peut, par exemple, comporter des noyaux pour mouler des articles creux, des disques perforés, des plateaux, etc. En outre, pour fabriquer des filaments continus, la ou les gorges longitudinales ménagées dans la courroie sans fin de support peuvent être de forme sinusodale. Pour la fabrication des fils, la pâte fluide est, par exemple, composée en partie d'un composé de métaux réductibles, tels que des poudres d'oxydes métalliques,quipeut être ensuite réduit et fritté ou aggloméré pour constituer le fil métallique. Le composé de poudres métalliques comprend des particules d'oxydes dont au moins 35 gaz en poids ont une dimension égale ou inférieure à 10 microns, cette dimension étant déterminée par analyse au compteur de Coulter. De préférence, dans ces 35 %, la plus grande ar- tie des particules doit avoir une dimension inférieure à 6 microns, et au moins 25 C,of en poids de ces particules doivent avoir une dimension inférieure à 2,5 microns.Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la moyenne apparente des diamètres des particules de poudre est inférieure à 1 micron. Ce diamètre moyen inférieur à 1 micron peut entre mesuré au moyen d'un compteur de Coulter. Cependant, ce dernier ne donne pas une mesure précise lorsque les particules ont tendance à s"agglo- mérer. Dans ce cas, on peut utiliser la méthode de mesure des surfaces spéeifiques. En déterminant la surface spécifique totale d'une poudre donnée, on peut facilement déterminer la dimension moyenne des particules si l'on suppose qu'elles sont parfaitement lisses et sphériques.Dans ce cas, le diamètre moyen est donné par la formule : D - - K d = d x SA dans laquelle D = diamètre moyen en microns des sphères parfaites K = constante 6 d = densité en g par cm3 SA = surface spécifique des particules en m2/g Par exemple, si on détermine que la surface spécifique de l'oxyde de fer (Fe203) est de 5 m2/g et que sa densité est de 5,25 g/cm , on obtient 6 5,24 x 5 c'et-à-dire : D = 0,23 micron. La surface spécifique peut être déterminée par plusieurs procédés qui donnent des résultats quelque peu différents. Il s'avère que la méthode BET établie par le tr. Paul ES en 1930, destinée à la mesure de la surface spécifique de catalyseurs, est la plus faovrable pour déterminer la surface spécifique de poudres métalliques combinées. Dans la méthode BET, la surface des particules est recouverte d'une couche monomoléculaire de gaz adsorbés. A cet effet, on fait passer une quantité donnée de gaz, par exemple de l'azote, dans l'échantillon de poudre à la température d'ébullition du gaz (-1950C pour l'azote). Dans ces conditions, les molécules de gaz forment une couche monomoléculaire continue sur la surface de 11 échantillon. En déterminant la quantité de gaz captés par ad sorption monomoléculaire par l'échantillon et en comparant cette mesure à des mesures standards, on détermine facilement la surface spécifique de la poudre. En conséquence, dans ce qui va suivre, il doit être entendu que la mesure des particules inférieures à 1 micron a été effec- tuée par la méthode BET. La pâte fluide est composée de poudres d'oxyde associées à un liant qui donne à la pâte une consistance convenable pour qu'elle se dépose facilement sur la courroie de support Le liant peut etre associé à la poudre d'oxyde de ferS dont les parti- cules ont des dimensions comprises dans les plages mentionnées ci-dessus > et est par exemple un mélange d'alcool polyvinylique et de glycérine dans la proportion de 80 à 20. Ce liant/est mélangé à la poudre d'oxyde de fer dans une proportion telle cue la pâte fluide puisse se déposer sur l'élément de support et s'en dégager ensuite facilement. Après le moulage de cette pate fluide, les filaments séparés et solidifiés sont soumis à un traitement de réduction et de frittage pour constituer des fils séparés. Par exemple, les fils solidifiés passent dans un four dans lequel la réduction s'effectue sous atmosphère réductrice à la température de 5500C pendant 5 mn, puis le frittage s'effectue à environ 11500C pendant environ 5 mn. Il est évident que les temps de réduction et de frittage sont fonction des dimensions de l'article traité et de la composition de l'atmosphère réductrice maintenue dans le four. L'expression "pâte fluide correspond à une pâte dont la consistance lui permet de pénétrer dans une empreinte de l'élément de support, de se conformer aux parois intérieures de cette dernière, de se solidifier et de se séparer ensuite de l'élément de support sans se fracturer,et dont la résistance mécanique doit être suffisante pour que les articles démoulés puissent entre manipulés au cours des phases suivantes du procédé pour obtenir l'ar- ticle fini. Il faut également noter que l'appareil et le procédé de l'invention permettent de traiter tous les composés métalliques réductibles, en particulier les composés susceptibles d'etre réduits par l'hydrogène et dont l'énergie libre de réaction avec kilo l tdrogène est inférieure à +15/calories g/atome d'hydrogène à la température de réduction. D'excellents résultats sont obtenus avec des oxydes métalliques tels que des oxydes de fer, de cobalt, de nickel, de cuivre, de molybdène de tungstène et avec les combinaisons de ces différents oxydes. Par ailleurs, bien qu'il soit préférable d'utiliser l'hydro- gène pour la réduction de ces poudres d'oxyde, on peut également utiliser d'autres gaz. Notamment, ces composés métalliques, et particulièrement l'oxyde de fer, peuvent être réduits en remplaçant partiellement ou totalement l'hydrogène par le monoxyde de carbone et en adaptant la température du four en fonction du taux de réduction désiré. La poudre métallique peut comporter des particules d'une forme quelconque, c'est-à-dire sphérique, oblongue, d'aiguilles, de tiges, etc. et peu-t entre préparée par un moyen quelconque, par exemple, par dépôt, par concentration, par précipitation. Et cette poudre est utilisée pour constituée la base de la pâte fluide qui se moule dans les gorges de la courroie sans fin et est ensuite réduite et frittée. Le filament fritté ainsi obtenu par le procédé de l'invention ne comporte pas de pores, il présente une surface lisse et sa dent situé finale est supérieure à 90 do à la densité totale du métal de base. L'invention sera décrite ci-après en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une forme de réalisation d'une machine de l'invention destinée à la fabrication de filaments séparés de forme prédéterminée ; la figure 2 est une coupe longitudinale partielle de la machine représentée sur la figure 1 les figures 3, 4 et 5 représentent différents types d'empreintes pouvant notre ménagées dans la courroie sans fin de la machine représentée sur la figure 1 la figure 6 est une vue schématique en perspective d'une autre forme de réalisation d'une machine de l'invention destinée à la fabrication de filaments continus ;; la figure 7 est une vue partielle en perspective d'un élément de support pouvant être associé à la machine représentée sur la figure 1 ou 6 pour fabriquer des articles séparés, et la figure 8 est une vue partielle en perspective d'un élément de support pouvant être associé à la machine représentée sur la figure 1 ou 6 pour la fabrication de filaments ondulés. L'élément de support associé à la machine représentée sur les figures 1 et 2 est constitué par une courroie sans fin 7 cirai; lant horizontalement sur deux rouleaux 8 et 9, dont l'un est en- traîné par un dispositif moteur (non représenté) de manière que le brin supérieur 10 de la courroie 7 se déplace de gauche à des empreintes droite, selon les figures 1 et 2, La courroie sans fin @ comporte/ qui sont constituées par des gorges transversales 11 de longueur limitée, et dont la section droite correspond à celle d'une des gorges 14, 15 et 16 représentéesrespectivement sur les figures 5, 4 et 5.Ces gorges 11 sont orientées perpendiculairement à l'axe longitudinal de la courroie, mais elles peuvent également être orientées obliquement par rapport à cet axe. Àu moins la partie de la courroie 7 comportant les gorges il est en matière telle que la pâte fluide déposée puis solidifiée se dégage facilement des gorges sans que l'élément moulé dans ces dernières se brise. Une trémie 20 supportée par un bâti non représenté surplombe le brin supérieur 10 de la courroie sans fin 7. Elle est disposée de manière à déposer la pâte fluide sur la surface de la courroie pour que cette pâte remplisse les gorges. Un racleur ou couteau racleur 22 convenablement supporté est disposé en aval de la trémie 20, et il est destiné à tasser la pate fluide dans les gorges. En avaldU:racleur 22, le brin supérieur 10 de la courroie 7 circule dans un four de chauffage 24 pour que la matière se solidifie dans les gorges, lorsque la nature de la pâte fluide nécessite un tel chauffage. Après son passage dans le four 24, la matière solidifiée dans les gorges se dégage de ces dernières en passant autour du rouleau 9. Une fois dégagés de la courroie sans fin, les tronçons de filaments tombent dans un bac de réception 25.Ils sont ensuite densifiés. S'ils sont par exemple moulés dans une patte à base d'oxyde de fer, ils sont réduits et frittés pour constituer des tronçons de tiges de fer. Une fois démoulés, les articles semi-finis peuvent être stockés, puis ultérieurement, ils sont densifiés par réduction et par frittage, comme on l'a vu précédemment. Les gorges de la courroie sans fin 7 peuvent être de ntim- porte quelle section droite correspondant à celle du produit fini. A titre d'exemple, la figure 5 représente une gorge 14 de section arrondie en U. La figure 4 représente une gorge 15 constituée par une rainure dont les faces sont planes, et la figure 5 représente une gorge 16 de section en V. La machine représentée sur la figure 6 est destinée à la fabrication de filaments continus. Dans ce cas, l'élément de support est constitué par une courroie sans fin 7t qui comporte des gorges longitudinales continues 26, dont la section peut être par exemple une des sections illustrées par les figure 7, 4 et 5. la trémie 20, le racleur 22 et le dispositif de chauffage 24 sont identiques aux éléments correspondants décrits en regard des figures 1 et 2. Un train de rouleaux de guidage 27 est disposé au voisinage de l'extrémité aval de la machine et il est destiné à supporter et à guider les filaments continus dans le dispositif de solidification 28. Lorsque la pâte fluide est à base d'oxyde de fer, comme on l'a vu précédemment, ce dispositif est constitué par un four classique de réduction et de frittage. Dans la machine de la figure 6, les gorges de la courroie se chargent de pâte liquide comme on l'a vu en regard de la figure 1, cellc-ci se solidifie, et les filaments moulés semi-finis se dégagent de la courroie à la sortie du convoyeur et sont guidés par le train de rouleaux 26 dans le four 28, puis les fils de fer continus finis s'évacuent par la sortie du four. La courroie sans fin 7" représentée sur la figure 7 peut titre substituée aux courroies 7 et 7' des machines représentées sur les figures 1 et 6. La courroie 7 est identique aux courroies décrites précédemment, suaf en ce que les gorges longitudinales ou transversales sont remplacées par des empreintes dont la forme correspond à celle du produit fini. Ces dernières peuvent ëtre de contour circulaire, carré, rectangulaire, triangulaire, circulaire, etc. Ces empreintes 70 se remplisent de la pate fluide qui est ensuite solidifiée de la meme manière que dans les exemples décrits en regard des figures 1 et 6. La figure 8 représente un tronçon d'une courroie 7"5 qui peut être également montée sur les machines représentées sur les figures 1 et 6. La courroie 7''' est du meAme type que les courroies 7 et 7" décrites ci-dessus, sauf en ce qu'elle comporte des gor 31 ges/longitudinales cortinues et sinusoidales et qui sont destinées à la fabrication de filaments ondulés qui sont moulés et agglomérés comme dans les exesnples précédents. Il va de soi que le procédé et la machine de l'invention peu- vent faire l'objet de nombreuses modifications, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine destinée à fabriquer des articles à partir d'une patte fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de support comportant au moins une empreinte de moulage, un dispositif de remplissage introduisant la pate fluide dans ltemprein- te, l'empreinte du dispositif de support étant ménagée dans une matière telle que la pate fluide moulée dans l'empreinte et par tellement solidifiée peut se dégager facilement de cette dernière. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de chauffage disposé en aval du dispositif de remplissage et destiné à solidifier la patte fluide remplissant l'empreinte du dispositif de support. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de remplissage comprend une trémie recevant la patte fluide et la déposant sur le dispositif de support et une lame de raclage complétant le remplissage de 11 empreinte après que la trémie a introduit la pate fluide dans cette dernière et avant que l'empreinte ne passe dans le dispositif de chauffage. 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de support comprend une courroie sans fin et en ce que l'empreinte comprend une gorge longitudinale continue de section droite prédéterminée, cette gorge étant ménagée dans la face extérieure de la courroie sans fin. 5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de support comprend une courroie sans fin, l'empreinte comprenant une gorge de section droite prédéterminée ménagée transversalement dans la face extérieure de la courroie. 6. tachine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de réduction et de frittage disposé à la sortie du dispositif de support et recevant l'article semi-fini dégagé dc l'empreinte de ce dernier. 7. Tachine selon la revendication 5,caractérisée en ce que lipnlte fluide moulée dans l'empreinte se dégage de cette dernière lorsque la courroie sans fin constituant le dispositif de support tourne sur le rouleau de renvoi de l'extrémité du côté sortie de la machine. 8. Ilachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de support est constituée par une courroie sans fin comportant plusieurs gorges continues, de section droite prédéterminée, et espacées les unes des autres. 9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de support comprend une courroie sans fin qui comporte plusieurs empreintes constituées par des gorges orientées transversalement et de section droite prédéterminée. 10. Procédé de fabrication d'au moins un article de forme prédéterminée à partir d'une pite fluide caractérisé en ce qu'il consiste à déposer la pâte fluide sur un dispositif de support comportant au moins une empreinte dont la forme est complémentaire de celle de l'article à fabriquer tout en déplaçant le dispositif de support à partir d'un poste de remplissage vers un poste d'éjec-tion des articles, à remplir l'empreinte de påte fluide déposée sur le dispositif de support, puis à extraire la matière déposée dans l'empreinte du dispositif de support lorsque celle-ci passe au poste d'éjection. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à solidifier la pAte fluide déposée dans ltemprein- te avant qu'elle ne soit extraite de cette dernière au poste d'éjection. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque empreinte du dispositif de support comprend une gorge longitudinale sans fin dans laquelle se moule un filament continu qui se dégage de la gorge au poste d'éjection. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ltempreinte comprend une gorge de longueur limitée et orientée transversalement par rapport à l'axe longitudinal du dispositif de support,de de manière à mouler un tronçon de filament d'une longueur correspondant à la longueur prédéterminée de la gorge. 14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la pâte fluide est une composition de poudre métallique réductible et frittable associée à un liant. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la poudre combinée contenue dans la påte fluide comprend des particules dont au moins 35 0 en poids ont une dimension égale ou inférieure à 10 microns, cette dimension étant mesurée par analyse au compteur de Coulter. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la majorité des particules du composé de poudre ont une dimension inférieure à environ 6 microns, et en ce qu'au moins 25 C/o en poids de ces particules ont un diamètre inférieur à 2,5 microns, ce diamètre étant mesuré par analyse au compteur de Coulter. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14, 15 et 16, caractérisé en ce que la pâte fluide moulée dans l'em- preinte du dispositif de support est réduite et frittée après qu'elle a été extraite de l'empreinte. 18. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pâte fluide moulée dans l'empreinte du dispositif de support subit un traitement augmentant sa densité après qu'elle a été extraite de l'empreinte. 19. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la poudre métallique combinée comprend des particules d'une dimension moyenne inférieure à 1 micron. 20. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que pour fabriquer plusieurs articles de forme prédéterminée, la pite fluide est déposée sur un dispositif de support comportant plusieurs empreintes complémentaires de la forme prédéterminée des articles à fabriquer.