Brevet FR2221226A1 — publié le 19741011

L'invention concerne des perfectionnements aux creusets de soudure alumino-thermique. Pour la soudure aluminothermique de rails ou de pièces massives, la réaction aluminothermiqùe est faite dans des creusets de forme généralement conique d'axe vertical dont la petite base est à la partie inîérieure, Ces creusets sont réalisés en un produit très réfractaire, tel que la magnésie, ou le corindon, et leur base inférieure se termine par un trou conique recevant une couronne réfractaire qui reçoit elle-mme une douille, C'est à travers cette douille que se fait la coulée du métal résultant de la réaction aluminothermique, le métal étant à une température très élevée voisine de 2 50000. A cet effet, le trou de coulée ménagé dans la douille est obturé par l'introduction depuis l'intérieur du creuset d'un clou à large têtes Sur la tette du clou, on placé une rondelle d'amiante, on verse au-dessus une légère quantité de magnésie en grains, puis on verse le mélange aluminothermique qui remplit à peu près les deux tiers du creuset. Quand on désire réaliser la soudure, on amorce la réaction et le mélange se transforme en quelques secondes en fer liquide à haute température qui se rassemble à la base du creuset, et en oxyde d'aluminium qui surnage, les densités étant dans le rapport de 2 à 1. La réaction terminée, on pousse brusquement le clou vers le haut, et le métal en fusion s2 écoule dans le moule. Le corindon suit, mais reste à la partie supérieure du moule, l'excédent s'écoulant à l'extérieur dans un bac approprié. Le choc thermique détériore assez rapidement la douille et il est nécessaire de la changer après 5 à 6 coulées, alors que le creuset peut faire un nombre de soudures environ 10 fois supérieur0 Afin de permettre à la couronne réfractaire de résister aux nombreux changements de douilles nécessaires, elle est en général en magnésie électro-fondue qui offre une grande résistance. Le changement de douille entrains fréquemment la nécessité de nettoyer le fond du creuset dans lequel il reste du corindon qui s'est solidifié en fin de coulée. Ce nettoyage entrains la désa agrégation de la magnésie et le fond du creuset a tendance à s'éva- ser. Pour éviter les conséquences de ce nettoyage, on a cherché à pouvoir utiliser la douille pour plusieurs coulées :dans ce cas,il faut déboucher le trou de douille après chaque coulée et le ramener sensiblement à son diamètre initial. Ce résultat s'obtient en ppussant une tige carrée qui se termine en pointe au travers de la douille et en la tournant. Le corindon qui garnit les parois de la douille est très abrasif, et le diamètre de la tige est rapidement diminué. Si l'utilisateur n'y fait pas attention, le trou de la douille, après passage de la tige, est inférieur à ce qu'il devrait être : lors de la cQulée suivante, le métal s'écoule lentement et arrive refroidi dans le moule. La soudure obtenue est défectueuse, L'invention a pour but la suppression de ces inconvénients. A cet effet, le creuset selon l'invention comprend à sa partie inférieure une pièce métallique, de préférence en acier, agencée pour servir de logement à la douille de coulée faite en un matériau tel qu'elle peut etre facilement détruite après la coulée du métal. De préférence, la couronne métallique n'occupe que la partie inférieure du trou conique du creuset. Dans une forme de réalisation, la douille de coulée est disposée en partie dans la couronne en acier et en partie dans le trou conique du creuset, et dépasse légèrement à l'intérieur du creuset, au-dessus de l'orifice du trou conique. Avantageusement,la douille est en sable comprimé, aggloméré et durci. Dans un mode de mise en oeuvre, la douille est obturée par un clou à large tête. Dans une variante de mise en oeuvre, la douille est obturée par un bouchon fusible. De préférence, il est prévu à la périphérie de la douille une matière réfractaire telle que de la magnésie en grains. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en se référant au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un creuset selon l'invention, pour une forme de réalisation, avant remplissage; - la figure 2 représente un détail de la figure 1, à plus grande échelle, et - la figure 3 est analogue à la figure 1, mais pour une autre forme de réalisation. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2. Le creuset 1 pro-* prement dit est en un produit hautement réfractaire tel que de la magnésie, du pisé de magnésie ou du corindon. le creuset 1 est de forme générale tronconique, sa petite base étant tournée vers le bai et munie d'un trou conique 2. Dans la partie inférieure du trou conique 2 est logée une couronne en acier 3 ancrée dans la matitre du creuset 1 par des ergots 4. Une douille 5 est introduite dans le trou conique 2 par l'intérieur du creuset 1 et vient se loger en partie dans l'alésage conique 6 que comporte la couronne en acier 3 et en partie dans la portion supérieure du trou conique 2, ce trou conique 2 prolongeant l'alésage 6.La douille 5 fait légèrement saillie à ltintérieur du creuset 1, au-dessus de l'orifice supérieur du trou conique 2 (figure 2). Après la mise en place d'un clou d'obturation 7, on dispose sur la tette 8 du clou 7 une rondelle d'amiante 9 et on verse de la magnésie 10 destinée à protéger la ttte 8 du clou 7 pour l'empocher de fondre pendant la réaction aluminothennique dans le creuset. la magnésie 10 remplit le sillon entre la partie supérieure de la douille et le creuset et empeche les infiltrations de métel qui pourraient se produire le long de la douille si le joint n'est pas parfait. Après la coulée, la douille 5 usagée sera éliminée en utilisant un outil pointu dont le corps a la forme d'un. alésoir ayant exactement le même cône que l'alésage 6 dans la couronne 5. La pointe de l'outil détache les morceaux qui pourraient rester fixés aux parois et l'alésoir peut outre utilisé un grand nombre de fois du fait que la couronne 3 est métallique. Les ergots 4 de la couronne 3 l'empOchent de tourner pendant le nettoyage. L'invention est très avantageusement applicable au cas où l'on utilise des douilles à débouchage automatique (figure 3).Dans ce cas, la douille 5, dont la constitution et la disposition sont analogues à celle de la figure 1, est obturée par un bouchon fusible 11. Ce bouchon 11 est conçu de telle manière que, lorsque l'acier en fusion résultant de la réaction aluminothermique arrive à son contact, une réaction secondaire soit amorcée qui détruit le mélan- ge constituant le bouchon 11 en un temps déterminé qui correspond au temps nécessaire pour que la réaction soit achevée dans le creuset et que le métal puisse s'écouler dans le moule. Bien entendu, dans ce cas, le bouchon fusible 11 ne doit pas outre isolé de la masse contenue dans le creuset, comme l'était la tette du clou 7 dans le cas précédent. On peut cependant prévoir d'isoler la périphérie extérieure de la douille 5 en saillie à 1 'in- térieur du creuset 1, pour protéger le joint entre la douille 5 et la couronne 3 contre toute infiltration de métal et emp & her la formation d'un anneau d'acier autour de la douille, anneau qui ga- nerait le changement de douille et entrainerait une détérioration rapide du creuset. Pour mettre en place de la magnésie autour de la douille sans risquer d'en recouvrir le bouchon fusible ll, on pourra utiliser un tube mince 12 d'un diamètre extérieur égal ou légèrement inférieur à celui de la douille, muni d'ergots de centrage 13, la magnésie 14 étant versée autour de ce tube. On remplit ensuite partiellement le creuset et le tube, on retire le tube et on finit de charger le creuset. - REVDICBTIONS- 1.- Creuset de soudure aluminothermique comprenant un creuset proprement dit en matériau réfractaire, de forme généralement conique, à axe vertical, dont la petite base est à la partie inférieure et comporte un trou conique recevant une couronne à alésage conique destiné à recevoir une douille de coulée formant organe de ferme ture, creuset caractérisé par le fait que la couronne est en métal et la douille de coulée est faite en un matériau tel qu'elle peut entre facilement détruite après la coulée du métal. 2.- Creuset selon la revendication 1, dans lequel la couronne métallique ntoccupe que la partie inférieure du trou conique du creuset. 3.- Creuset selon la revendication 2, dans lequel la douille de coulée est disposée en partie dans la couronne en acier et en partie dans le trou conique du creuset, et dépasse légèrement à l'intérieur du creuset au-dessus de l'orifice du trou conique. 4.- Creuset selon la revendication 3, dans lequel la douille est en sable comprimé, aggloméré et durci. 5.- Creuset selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel la douille est obturée par un bouchon fusible 6.- Creuset selon la revendication 5, dans lequel la périphérie de la douille faisant saillie à l'intérieur du creuset est entourée de matériau réfractaire et le bouchon fusible est directement en contact avec la masse aluminothermique contenue dans le creuset.