Brevet FR2174714A1 — publié le 19731019

La présente invention concerne le domaine de la métallurgie, notamment les dispositifs pour la fabrication d'une poudre fine à partir d'un métal liquide. On connatt des dispositifs pour la fabrication d'une poudre fine à partir d'un métal liquide, comprenant une chambre étanche dans laquelle on place une électrode consommable et une électrode non consommable. L'électrode consommable est liée à une commande de rotation; à cet effet elle est rigidement fixée en porte-à-faux, par son extrémité , à l'arbre de sortie de la commande de rotation. La commande de rotation dont est solidaire l'électrode consommable est liée à une commande d'avance longitudinale assurant le maintien d'une distance prédéterminée entre l'électrode non consommable et l'électrode consommable, en avançant cette dernière au fur et à mesure de sa fusion (voir, par exemple, le brevet NO 3.099.040, classe 264-8, délivré aux Etats-Unis). Pour obtenir une poudre à particules fines régulières, il faut imprimer à ltélectrode consommable une vitesse de rotation prédéterminée. Plus la vitesse de rotation de l'électrode consommable est élevée, plus il se forme de particules fines de dimension uniforme. Dans le dispositif connu décrit ci-dessus, on ne peut obtenir des particules fines et uniformes qu'en utilisant des électrodes consommables de petite longueur allant jusqu'à 150 mm et de poids faible allant jusqu'à 120 g. L'emploi d'une électrode consommable de longueur et de poids importants, fixée en porte-à-faux en bout d'arbre, entratne une rigidité insuffisante du système arbreélectrode. En outre, la possibilité d'accroftre la vitesse de rotation est limitée par la résistance à l'usure du joint d'étanchéité à l'endroit où l'arbre de la commande de rotation e-nètre dans la chambre du dispositif. Be plus, la logueur admissible de Il electrode consommable est limitée du fait de su fixation en porte-à-faux sur l'arbre de la commande, et de ce fait la partie de l'électrode qui n'est pas consommée (le culot) et qui est utilisée pour la fixation à l'arbre de commande, a une grandeur relativement grande par rapport à la partie consommable de l'électrode, ce qui diminue considérablement le rendement en poudre. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés0 Il s'agissait donc de créer un dispositif destiné à la fabrication d'une poudre fine à partir d'un métal liquide et dans lequel la liaison de la commande de -rotation à l'électrode consommable serait telle qu'elle permettrait l'utilisation d'électrodes consommables de longueur et de poids importants, ainsi que leur rotation à des vitesses élevées. ta solution consisteen-ce que dans un dispositif pour la fabrication d'une poudre fine à partir d'un métal liquide, du type comportant une chambre étanche dans laquelle sont disposées une électrode non consommable et une électrode consommable dont les extrémités respectives sont écartées à une certaine distance l'une de l'autre, l'électrode consommable étant liée à une commande de rotation et à une commande d'avance longitudinale qui maintient constante la distance entre les électrodes au fur et à mesure de la fusion de l'électrode consommable, les particules de métal en fusion étant de ce fait arrachées de l'électrode consommable par la force centrifuge et s'accumulant dans la partie inférieure de la chambre précitée après avoir durci pendant leur vol, selon l'invention la liaison entre l'électrode consommable et sa commande de rotation est réalisée à l'aide de cylindres horizontaux parallèles sur lesquels est disposée l'élec- trotte consommable et qui, montés dans ladite chambre sur deux paliers, tournent en synchronisme dans un m8me sens, ltélectrode consommable étant serrée sur les cylindres par des organes espacés l'un de l'autre le long de l'électrode consommable, celui desdits organes qui est le plus éloigné de l'extrémité à fondre de ltélectrode consommable étant lié à la commande d'avance longitudinale précitée et entrant en prise avec consommable de manière à se déplacer conjointement avec elle. En cas dtutilisation d'une commande-d'avance longitudinale comportant un système cinématique vis-écrou et des galets en tant qu'organes de serrage de l'électrode consommable sur les cylindres, la liaison entre, d'une part, le galet plus éloigné de l'extrémité à fondre de l'électrode consommable et, d'autre part, l'élément mené de la commande, c'est-à-dire l'écrou, peut etre avantageuseme réalisée à l'aide d'un levier solidaire de cet écrou et dont l'axe de rotation est ladite vis, l'un des bras dudit levier étant lié au galet et l'autre à un mécanisme à manivelle faisant pivoter le levier pour serrer le galet contre l'électrode consommable ou l'en écarter lors de la mise en place de l'électrode consommable suivante sur les.cylindres. Une telle liaison du galet avec la commande d'avance longitudinale est fiable en fonctionnement et de fabrication simple. Il est avantageux en outre de-fixer l'électrode consommable, par l'une de ses extrémités, dans une monture cylindrique constituant un prolongement de l'électrode et possédant sur sa surface extérieure une gorge circulaire, et de réaliser sur la surface extérieure du galet le plus éloigné de l'extrémité à fondre de l'électrode consommable un collet coopérant avec les parois latérales de la gorge pour assurer le déplacement longitudinal de l'électrode. La fixation de l'électrode consommable dans une telle monture cylindrique permet de réduire au minimum la longueur du culot résiduel de l'électrode, ce qui augmente le rendement en poudre. Il est également avantageux de monter dans la partie supérieure de la chambre précitée une plate-forme inclinée sur laquelle on place une réserve d'électrodes consommables et près du bord inférieur de laquelle sont disposés un mécanisme distributeur et des guidages pour l'amenée des électrodes consommables aux cylindres. La présence de la plate-forme inclinée et du mécanisme distributeur assure l'amenée semi-automatique des électrodes aux cylindres, ce qui augmente le rendement du dispositif, car il n'est pas nécessaire de casser le vide dans la chambre du dispositif pour placer l'électrode suivante sur les cylindres. Il est avantageux de monter dans la chambre précitée, sous les cylindres, un levier disposé de telle façon que lors de sa rotation, l'extrémité de son bras passe entre les cylindres et, en agissant sur la tranche de l'électrode consommable, chasse des cylindres la partie non fondue de cette électrode, qui tombe ainsi dans la partie inférieure de la chambre. L'utilisation d'un tel levier dans le dispositif permet d'évacuer le culot résiduel de chaque électrode sans casser le vide dans la chambre, ce qui contribue à l'augmentation du rendement du dispositif. Le dispositif réalisé conformément à l'invention permet, grâce à l'utilisation d'électrodes consommables de longueur importante allant jusqu'à 500 mm, de diamètre atteignant 120 mm, et dont la vitesse de rotation est plus grande que celle de l'arbre de la commande par suite de la différence entre le diamètre des cylindres et celui de l'électrode consommable, ainsi que grâce au chargement semi-automatique des électrodes consommables et à l'évacuation semi-automatique des culots, d'augmenter le rendement du dispositif de 10 à 12 fois et d'obtenir un pourcentage plus grand de particules fines de dimension uniforme, de forme sphérique. Plus bas est donnée la description d'un exemple concret mais non limiXtif de réalisation de l'invention, avec renvois aux dessins annexés qui représentent - la figure 1, un dispositif pour la fabrication d'une poudre fine à partir d'un métal liquide, réalisé conformément à l'invention (vue en coupe longitudinale); - la figure 2, une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3, une vue en coupe suivant - III de la figure 1 (à plus grande échelle). te dispositif pour la fabrication de poudres fines à partir d'un métal liquide comprend une chambre étanche 1 (figures 1, 2) montée sur des colonnes 2. La chambre 1 se compose de deux compartiments communicants "A" et "B", séparés par une cloison 3. Dans 7e compartiment "A" de la chambre 1 il - a une ouverture fermée par une porte 4, dont l'étanchéidé est assurée par un joint 5. Dans la porte 4 est monté un isolateur 6 avec un anneau d'étanchéité 7. A travers cet anneau est engagé dans le compartiment "A" de la chambre 1 le bout d'une tige creuse 8, isolée éleetriquement de la chambre t. La tige 8 comporte des canaux 9 et 10 servant respectivement à amener et à évacuer un liquide de refroidissement. Sur le bout de la tige 8 situé à l'extérieur de la chambre 1 est fixée une crémaillère 11; ce bout de la tige 8 est raccordé à une source de courant électrique (non représentée).Sur l'autre bout de la tige 8, situé dans le compartiment "A" de la chambre 1, est fixé un support 12 portant l'électrode non consommable 13. Le courant électrique est amené à l'électrode 13 par la tige 8 et e support 12. A la partie inférieure de la porte 4 est fixé un support 14 sur lequel est montée une roue dentée 15 engrenant avec la crémaillère 11 et servant à déplacer longitudinalement l'électrode non consommable 13. Le compartiment "A" de la chambre 1 comporte une trémie 16 fermée par un couvercle 17. Dans la partie inférieure du compartiment "B" de la chambre 1, sur des paliers 18 et 19, sont montés des cylindres 20. Chacun de ces cylindres est accouplé , par un arbre 21 respectif pénétrant dans la chambre 1 à travers un joint d'étanchéité 22, à une commande de rotation 23 comprenant un réducteur 24 et un moteur électrique 25 reliés entre eux par une chaine de transmission 26. Sur les cylindres 20 est placée l'électrode consommable 27, fixée par l'une de ses extrémités dans une monture cylindrique 28 qui constitue un prolongement de l'électrode 27. Une telle fixation de l'électrode consommable 27 permet de réduire au minimum les dimensions des culots résiduels (partie de l'électrode restant non fondue). Sur la surface cylindrique extérieure de la monture 28 est réalisée une gorge circulaire 29 (figure 3). Le diamètre des cylindres 20 est choisi beaucoup plus grand que celui de l'électrode consommable 27, ce qui permet, pour une vitesse de rotation des cylindres 20 relativement peu élevée, d'obtenir une grande vitesse de rotation de l'électrode consommable 27. L'électrode 27 est serrée contre les cylindres 20 à l'aide d'organes constitués par des galets 30 et 31, espacés l'un de l'autre longitudinalement à l'électrode consommable 27. Le galet 30 éloigné du bout destiné à être fondu de l'électrode 27 comporte sur sa périphérie un collet 32 qui s'engage dans la gorge 29 de la monture 28. Les galets 30 et 31 sont fixés respectivement sur des leviers 33 et 34. Le levier 33 est solidaire d'un écrou 35 qui est l'élément mené d'une commande 36 d'avance longitudinale. Cette commande comprend une moteur éléctrique 37 et une vis 38 qui est l'élément eat de la commande E. Le vis 39 est reliée au moteur 7 par une chaîne de transmission 39. te levier 34 est monté sur une partie cylindrique de la vis 38, qui fait en même temps office d'axe de pivotement des leviers 33 et 34. Sur le levier 33 est monté un élément d'amenée de courant 40, qui est raccordé à une source de courant électrique (non représentée). Les bras opposés des leviers 33 et 34 sont liés à un mécanisme à manivelle 41 servant à serrer legalets 30 et 31 contre l'électrode 27 ou au contraire à écarter ces galets de l'électrode. Pour l'accouplement des leviers 33, 34 au mécanisme à manivelle 41, dans un bras de chaque levier est ménagée une encoche dans laquelle s'engage l'arbre 42 du mécanisme à manivelle 41. A la partie supérieure du compartiment "B" de la chambre 1 il y a une ouverture fermée par un couvercle 43 et prévue pour l'introduction des électrodes consommables 27 de réserve dans le compartiment "B" dela chambre 1. tes électrodes de réserve 27 sont placées sur une plate-forme inclinée 44 fixée dans le compartiment "B". Auprès du bord inférieur de la plate-forme inclinée 44 est disposé un mécanisme distributeur 45 réalisé sous forme d'une croix de Malte pouvant tourner. Le mécanisme distributeur possède-des guidages courbes 46, servant à maintenir les électrodes consommables 27 dans le mesanasme distributeur 45 quand ceSui-ci tourne. Dans la partie inférieure du compartiment "B" de la chambre 1 est monté un levier 47 calé sur un arbre 48 qui peut etre tourné à l'aide d'un volant 49 situé à l'extérieur de la chambre 1. Le levier 47 est monté de telle façon que lorsque l'arbre 48 tourne l'extrémité de son bras passe entre les cylindres 20 et, en agissant sur la tranche de l'électrode 27, chasse la monture 28 conjointement avec le culot résiduel, lesquels tombent dans le compartiment "A". La chambre 1 comporte une tubulure 50 pour son raccordement à Lut pompe à vide (non représentée), et un raccord 51 pour la camunicatisn de la chambre 1 avec une source de gaz inerte xnon représentée). Le dispositif pour la fabrication d'une poudre fine à partir d'un métal liquide fonctionne de la façon suivante. Dans l'ouverture de chargement ouverte on introduit une à une le nombre nécessaire d'électrodes consommables 27, dont chacune est préalablement assemblée à une monture 28. Les électrodes 27 roulent sur la plate-forme inclinée jusqu'au mécanisme distributeur 45. Quand celui-ci tourne, les électrodes 27 viennent se placer à tour de rôle dans ses encoches et sont acheminées vers les cylindres 20, leur maintien étant assuré par les guidages courbes 46. Avant que la première électrode consommable n'atteigne les cylindres 20 les galets de serrage 30, 31 sont relevés par les leviers 33, 34 respectivement et sont maintenus dans cette position par le mécanisme à manivelle 41; le galet 30 occupe alors sa position gauche extrême (figure 1) et l'élément d'amenée de courant 40 est automatiquement maintenue écartée et est lui aussi en position gauche extrême. La rotation du mécanisme distributeur 45 de 900 assure l'amenée de la première électrode 27 aux cylindres 20. Par rotation du mécanisme à manivelle 41, on fait tourner les leviers 33, 34 autour de la vis 38 de manière que les galets 30, 31 serrent l'électrode consommable 27. te galet 30 s'engage alors par son collet 32 dans la gorge circulaire 29 de la monture 28. La porte 4 du compartiment "A" étant ouverte, on fixe l'électrode non consommable 13 dans le support 12. Ensuite on ferme la porte 4 et le couvercle 43 de l'ouverture de chargement. A travers la tubulure 50 on évacue l'air de la chambre 1 au moyen de la pompe à vide. Une fois la dépression nécessaire obtenue dans la chambre 1, on arrente la pompe à vide de la chambre 1 et, à travers le raccord 51, on remplit la chambre 1 de gaz inerte jusqu'à la pression requise. Ceci fait, on met en marche le moteur 25 de la commande de rotation 23. La rotation est transmise à l'électrode consommable 27 par l'intermédiaire de la chaîne 26, du réducteur 24 et des cylindres 20. On met alors en marche le moteur 37 de la commande 36 de déplacement longitudinal. Par l'intermédiaire de la chaîne 39 et de la vis 38 l'écrou 35 reçoit un mouvement de translation longitudinale conjointement avec le levier 33 qui en est solidaire et porte le galet 30. Etant donné que le collet 32 du galet 30 est engagé dans la gorge 29 de la monture 28, l'électrode consommable 27 se déplace conjointement avec le galet 30 le long des cylindres 20. Simultanément, l'élément d'amenée de courant 40 se déplace à droite et entre en contact avec la tranche de la monture 28. Le bout de l'électrode consommable 27 passe à travers l'ouverture de la cloison 3 de la chambre 1 et pénètre dans le compartiment "A". A l'aide de la roue dentée 15 et de la crémaillère 11 on déplace rapidement la tige 8, avec le support 12 et l'électrode non consommable 13 qui en sont solidaires, vers la gauche jusqu'à ce que l'électrode consommable 27 entre en contact avec l'électrode non consommable 13, puis on fait reculer rapidement cette dernière jusqu'à une distance assurant le maintien de l'arc électrique. Sous l'action de l'arc électrique amorcé, le bout de l'électro- de consommable 7 tournant à grande vitesse commence à fondre et les particules de métal liquide, sous l'action des forces centrifuges, coulent radialement-sur la surface de fusion de l'électrode consommable. Arrivées aux bords de l'électrode, les particules de métal liquide sont-projetées dans le compartiment "A". Pendant leur vol, les particules se transforment en granules sphériques; sous l'action de la résistance de l'atmosphère inerte elles se refroidissent, durcissent et tombent dans la trémie 16. Au fur et à mesure de la fusion de l'électrode consommable 27, la commande 36 d'avance longitudinale fait avancer l'électrode consommable 27 en maintenant un écartement prédéterminé entre elle et l'électrode non consommable 13. La fusion se poursuit ju.squ'à ce que toute l'électrode consommable 27 soit fondue, sauf le petit tronçon (culot) par lequel elle était assemblée à la monture 28. Pour arrêter la fusion, on fait reculer rapidement l'électrode non consommable 13 (vers la droite) jusqu'à rupture de l'arc électrique, oubien on débranche cette électrode de la source de courant électrique. Au moment où la fusion cesse la commande 36 de déplacement longitudinal s'arrete. Simultanément, la commande 23 de rotation de l'électrode 27 s'arrête aussi. Au moyen du mécanisme à manivelle 41 on écarte alors les galets 30, 31 du culot résiduel de l'électrode consommable 27. Par rotation du levier 47 on chasse des cylindres 20 le culot et la monture 28, qui tombent dans le compartiment "A". La commande 36 de déplacement longitudinal est mis en marche et le galet 30 revient à sa position initiale (à gauche). Le mécanisme distributeur 41 amène aux cylindres 20 l'électrode consommable 27 suivante et le cycle se répète. Après fusion de toute la réserve d'électrodes consommables, on casse le vide dans la chambre 1 en ouvrant le couvercle 43 de l'ouverture de chargement. On ouvre la trémie 16 et on extrait la poudre, après quoi on referme la trémie 16 et on introduit un nouveau lot d'électrodes consommables. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. - R E V E N D I C A T I O N S 1.- Un dispositif pour la fabrication d'une poudre.fine à partir d'un métal liquide, du type comportant- une chambre étanche dans le quelle sont disposées une électrode non consommable et une électrode consommable dont les extrémités respectives sont écartées à une certaine distance l'une de l'autre, l'électrode consommable étant liée à une commande de rotation et à une commande d'avance longitudinale qui maintient constante la distance entre les électrodes au fur et à mesure de la fusion de l'électrode consom mable, les particules de métal en fusion étant de ce fait arrachées de l'électrode consommable par la force centrifuge et s'accumulant dans la partie inférieure de ladite chambre après avoir durci pendant leur vol, caractérisé en ce que la liaison entre l'électrode consommable et sa commande de rotation est assurée par des cylindres horizontaux parallèles sur lesquels est disposée l'électrode consommable et qui, montée dans ladite chambre sur deux paliers, tournent en synchronisme dans un même sens, l'électrode consommable étant serrée sur les cylindres par des organes espacés l'un de l'autre le long de l'électrode consommable, celui desdits organes qui est le plus éloigné de l'extrémité à fondre de l'électrode consommable étant lié à la commande d'avance longitudinale précitée et entrant en prise avec l'électrode consommable de manière à se déplacer conjointement avec elle. 2.- Un dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas d'utilisation d'une commande d'avance longitudinale comportant un système cinématique vis-écrou et des galets en tant qu'organes de serrage de l'électrode consommable sur les cylindres, la liaison entre, d'une part, celui des galets qui est le plus éloigné de l'extrémité à fondre de l'électrode consommable et, d'autre part, l'élément mené, c'est-à-dire l'écrou, de la commande d'avance longitudinale assurée par un levier solidaire dudit écrou et dont l'axe de rotation est constitué par ladite vis, l'un des bras dudit levier étant relié audit galet et l'autre à un mécanisme à manivelle faisant pivoter le levier pour serrer le galet contre l'électrode consommable ou au contraire pour l'en écarter lors de la mise en place de l'électrode consommable suivante sur les cylindres. 3.- Un dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'électrode consommable est fixée à l'une de ses extrémités dans une monture cylindrique formant un prolongement de ladite électrode et possédant sur sa surface extérieure une gorge circulaire, et en ce que sur la surface extérieure du galet le plus éloigné de l'extrémité à fondre de l'électrode consommable il y a un boudin coopérant avec les parois latérales de ladite gorge pour assurer le déplacement longitudinal de l'électrode consommable. 4.- Un dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la partie supérieure de la chambre précitée est montée une plate-forme inclinée sur laquelle on place une réserve d'électrodes consommables, et en ce qu'à proximité du bord inférieur de ladite plate-forme sont montés un mécanisme distributeur et des guidages pour l'amenée des électrodes consommables aux cylindres. 5.- Un dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la chambre précitée, sous lesdits cylindres, est prévu un levier monté de telle façon que lors de sa rotation l'extrémité de son bras passe entre les cylindres et, en agissant sur la tranche de ltélectrode consommable, chasse des cylindres la partie non fondue de cette électrode, qui tombe ainsi dsiis la partie inférieure de ladite chambre.