Brevet FR2255123A1 — publié le 19750718

Le métal sous forme de mousse se trouve de plus en plus utili sé à l'heure actuelle De telles mousses s'obtiennent en principe en ajoutant à un bain fondu du métal intéressé un agent qui, dans des conditions déterminées, dégage un gaz propre à faire mousser le métal liquide. Pour conférer à la mousse ainsi obtenue des propriétés intéressantes, notamment pour augmenter sa résistance et réduire sa fragilité, dans bien des cas l'on incorpore dans sa texture des fibres ou autres particules de charge. La qualité de la mousse métal lique finalement réalisée dépend ainsi dans une large mesure de la répartition de l'agent et des particules dans la masse du métal fondu. Dans divers procédées de préparation déjà connus, les matières à mélanger sont introduites dans un creuset et leur mélange est assuré par des agitateurs mobiles à palettes montés dans celui-ci de manière à pouvoir sty déplacer. De tels agitateurs tournent à grande vitesse pendant de courts intervalles de temps et exigent par conséquent une grande puissance. On connaft dtautre part un procédé dans lequel l'opération de mélange s'effectue dans un tube horizontal fixe à l'intérieur duquel est montée à rotation une roue à vis entraînée par un moteur et qui transporte vers une extrémité du tube les matières introduites à travers diverses ouvertures de la paroi de celui-ci en assurant ainsi leur mélange. Ce procédé nécessite lui aussi une forte dépense d'énergie. On a encore réalisé un four pourvu d'un tambour susceptible de tourner autour d'un axe horizontal et comportant des nervures sur sa face interne. Les matières à mélanger sont introduites dans ce tambour par une ouverture prévue dans la paroi de celui-ci-et susceptible d'être fermée par un clapet, pour être ensuite extraites à travers cette même ouverture une fois le mélange réalisé. Ùn tel four convient ainsi très mal pour des matières à transformer en mousse et de plus il ne permet évidemment pas un fonctionnement continu. On connaît également un four en forme de tunnel, disposé horizontalement et à travers lequel on fait passer la matière à chauffer en la poussant. Mais ce four ne comporte en aucune façon des pièces mobiles ou autres organes particuliers qui puissent assurer l'opératiàn de mélange. I1 existe en outre un procédé pour recouvrir des cristaux de sels d'une couche de métal, dans lequel on mélange ces cristaux a vec des particules d'un composé métallique therniquement décomposable à l'intérieur d'un four comprenant un tube disposé horizontalement et monté à rotation. La paroi intérieure de ce dernier est pourvue de saillies jouant le rôle de plaques déflectrices. Pour la mise en oeuvre du procédé~lton introduit les cristaux de sel par l'une des extrémités du tube et en faisant tourner celui-ci on les transporte vers l'autre qui constitue l'ouverture de sortie vers laquelle on amène les particules décomposables pour qu'elles se mélangent avec les cristaux.Dès qu'elles viennent au contact de ces derniers qui se sont échauffés en traversant le tube, elles se décomposent de sorte qu'elles recouvrent les cristaux d'une couche métallique. Dans ce procédé l'on trouve bien également une opération de mélange, mais comme l'un des constituants à mélanger n'est amené que vers l'ouverture de sortie du tube tournant, le procédé précité ne convient guère pour l'obtention de mousses métalliques. La plupart de ces procédés connus comportent, outre leur forte consommation d'énergie, l'inconvénient supplémentaire qu ils ne permettent d'obtenir que des mousses métalliques renfermant une relativement faible teneur en particules de charge. Cela résulte plus particulièrement du fait que lorsque cette teneur est forte, la viscosité du bain fondu devient trop élevée. La présente invention vise un procédé pour l'obtention d'une mousse métallique comportant des particules de charge, dans lequel on mélange un métal fondu avec de telles particules dont le point de fusion se situe au-dessus de celui du métal, ainsi qu'avec un agent moussant propre à dégager un gaz. Ce procédé cherche particulièrement à réaliser un mélange aussi parfait que possible moyennant -une faible puissance consommée. En outre il permet l'obtention de mousses renfermant une forte proportion de particules de charge, par exemple de fibres d'acier. Le procédé prévu à cet effet suivant l'invention se caractérise en ce que pour mélanger les trois matières l'on utilise au moins un corps creux incliné tournant autour de son axe longitudinal, ce corps comportant au moins une ouverture à chacune de ses deux extrémités, et en ce que les matières à mélanger introduites par l'extré- mité supérieure, se mélangent à l'intérieur du corps et son extraites par l'extrémité inférieure. L'invention concerne encore un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend au moins un corps creux incliné, monté à rotation, pourvu d'au moins une ouverture à son extrémité supérieure ainsi qu'à son extrémité inférieure, et susceptible d'être chauffé. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif suivant 1' invention comportant un corps creux tournant. Fig. 2 montre de même manière une autre forme d'exécution à deux corps. Le dispositif représenté en fig. 1 comprend un corps creux rond 13 dont chacune des deux extrémités 13a, 13b comporte une ouverture. Ce corps 13 est disposé en position inclinée et il est porté à rotation autour de son axe longitudinal par des moyens non figurés. Pour réaliser de la mousse métallique, on entraîne en rotation le corps 13 par un mécanisme moteur non représenté et l'on introduit les matières à mélanger par l'ouverture 13a prévue à son extrémité supérieure Comme l'indiquent les flèches 10, 11, 12 en fig. 1 dans le cas représenté, ces matières sont de l'aluminium fondu, des particules d'acier et un hydrure métallique jouant le rôle d'agent générateur de gaz. L'on peut en outre amener de la chaleur par l'extrémi- té inférieure du corps 13, comme indiqué en fig. 1 par la flèche.11+, cette chaleur étant obtenue par le moyen d'un foyer ou d'un brûleur. Le corps 13 peut donc être réalisé sous la forme d'un four tournant, la chaleur nécessaire pouvant être appliquée à sa paroi par tous moyens appropriés. Pour intensifier l'effet de mélange à l'intérieur du corps 13, il est encore possible de fixer dans celui-ci des ailettes de forme quelconque. Il va sans faire que les diverses matières peuvent également être introduites dans le corps par plusieurs ouvertures. Au lieu d'aluminium fondu l'on peut aussi utiliser d'autres métaux, tels par exemple que le zinc, le plomb, l'étain, le fer, ainsi que des alliages de ceux-ci. L'on chauffe avantageusement le corps 13 à une température quelque peu supérieure au point de fusion du métal choisi. Comme particules de charge l'on peut employer des fibres, des morceaux de fils, des copeaux, de la -grenaille, des perles ou toute autre forme de produit particulaire en acier. Au lieu d'acier l'on peut choisir d 'autres métaux, tels que le cuivre ou le laiton, ou encore le verre ou les matières siliceuses vitreuses. Il est encore possible d'envisager d'autres substances, si toutefois leur point de fusion est supérieur à celui du métal fondu. Il convient en outre que ces substances ne soient pas solubles dans ce dernier. L'amenée des particules de charge 11 au corps creux 13 peut s'effectuer par le moyen d'un dispositif d'alimentation à secousses, d'une courroie transporteuse ou de toute autre manière. Au lieu d'un hydrure métallique l'on peut mettre en oeuvre d'autres agents de dégagement gazeux pour assurer la formation de la mousse. Toutefois ces hydrures, et notamment ceux de titane ou de zirconium, s'avèrent particulièrement avantageux. L'hydrure métallique peut être amené sous forme granulaire, soit seul, soit en mélange avec de la poudre ou des grains d'un métal approprié susceptible de constituer un alliage avec le métal fondu. I1 va de soi que la poudre ainsi ajoutée pourrait renfermer plusieurs métaux. La proportion entre l'agent moussant et le métal fondu n'est nullement critique ; en général elle se tient en poids entre environ 0,2 et 3% par rapport au métal. La quantité relative de particules de charge est également loin d'être critique ; elle peut être à volonté ou bien faible ou au contraire représenter 15 et même jusqu a 35% dans le produit final. Le procédé permet ainsi d'obtenir une mousse métallique.ren- fermant une très forte teneur en particules de charge. La rotation du corps creux 13 qui joue le rôle de four est d'une importance capitale pour la mise en oeuvre du-procédé. C'est grâce à elle que les fractions constitutives des matières à mélanger sont continuellement soulevées, puis après un faible déplacement rejetées sur d'autres fractions, ce qui réalise un mélange intensif. Comme lors du soulèvement précité, la paroi du corps 13 ou les ailettes dont elle est solidaire n'vagissent que sur la surface des fractions ainsi soulevées qui porte contre elles, il apparaît des efforts de cisaillement qui-contribuent également à ltopération de mélange. Du fait que l'agent de dégagement gazeux comporte une température de décomposition qui se situe plus bas que le point de fusion du métal fondu, ou à tout le moins que la température à laquelle se trouve la masse de ce métal à l'état liquide, la libération du gaz s'opère également pendant l'opération de mélange à-l'intérieur du corps creux tournant 13. Après la traversée du corps 13 le mélange s'écoule suivant la flèche 15 de fig. 1, par l'ouverture prévue à l'extrémité inférieure 13b du corps pour être amené à un moule 16. A l'intérieur de ce dernier le processus de formation de mousse s'achève, le mélange se refroidit et se solidifie, de sorte qu'on obtient une pièce moulée rigide faite de mousse métallique chargée de particules. On a représenté en fig. 2 un dispositif comportant deux corps creux inclinés 23 et 33 montés à rotation. Ces corps sont agencés de manière telle que sous l'effet de la gravité le produit fondu puisse s écouler de l'ouverture prévue à l'extrémité inférieure 23b du premier 23, dans la ou ltune des ouvertures d'entrée de l'extrémité supérieure 33a du second 33. I1 est possible d'amener de la chaleur aux deux corps 23 et 33, comme indiqué par les flèches 24 et 34. Ces corps peuvent être semblables ou différents et ils peuvent ne pas comporter la même longueur, le même diamètre et le même angle d'inclinaison. Leur alésage peut présenter une section cylindrique ou polygonale et les ailettes dont vils sont équipés peuvent être conformées et agencées de façon différente. Dans le cas du dispositif de fig 2 l'on effectue une phase préparatoire avant le mélange de l'aluminium fondu avec les particules de charge et l'agent de dégagement gazeux. A cet effet de l'aluminium, ou tout autre métal approprié, est amené à l'état fondu par une ouverture dans l'extrémité -supérieure 23a du corps creux 23, comme indiqué par la flèche 20. On introduit en outre dans ce corps, suivant la flèche 21, du magnésium en quantité telle qu'il s' y forme un alliage ou bain fondu eutectique. Le point de fusi-on du magnésium est notablement inférieur à celui de l'aluminium et de bien des alliages de ce dernier. Il se situe notamment au-dessous de celui de la matrice métallique de la mousse à obtenir.Toutefois le point dé fusion de l'alliage eutectique précité est surtout in férieur à la température de décomposition de l'hydride à ajouter. Le magnésium est avantageusement amené sous forme solide, par exemple sous celle d'un mélange de morceaux ou de grains, à partir d'un appareil d'alimentation approprié. Au cas où le système serait fermé, ou si l'amenée devait s'effectuer en atmosphère protectrice, ce magnésium pourrait également être introduit à l'état fondu. Il va de soi qu'on peut aussi utiliser des métaux autres que l'aluminium et le magnésium, mais propres à réaliser un alliage à point de fusion inférieur à celui du produit final désiré et à la température de décomposition de l'agent de dégagement gazeux. L'agent précité, tel que de l'hydrure de titane ou de zirconium, est introduit par l'ouverture de l'extrémité supérieure 23a du corps 23 pour venir s'ajouter au métal fondu dont la température est inférieure à celle correspondant à la décomposition de cet hydride. Cette amenée, schématisée par la flèche 22, s'effectue sous forme de particules par le moyen d'un dispositif d'alimentation approprié. La quantité relative de l'agent de dégagement gazeux peut varier dans de vastes limites suivant l'alliage métallique considéré. Dans le cas par exemple d'un alliage eutectique d'aluminium et de magnésium, elle peut aller environ de 5 à 25. Dans une mise en oeuvre particulièrement avantageuse du procédé suivant l'invention, elle s'élève à 10% en poids. Le produit mélangé qui se trouve dans le corps 23, et qui renferme des particules d'hydrure enrobées d'alliage eutectique, peut alors s'utiliser comme agent de dégagement gazeux dans la phase principale du procédé. L'on peut à cet effet le refroidir d'abord, puis après solidification le soumettre à un broyage. Toutefois il est également possible de l'amener directement sous forme liquide au corps tournant 33. Au cours de cette phase principale du procédé l'on amène au corps 33, à travers une ou plusieurs ouvertures séparées et comme l'indiquent schématiquement les flèches 30, 31 et 32, de l'aluminium fondu, des particules de charge et l'hydrure pré-traité. Ces matières 30, 31 et 32 se mélangent en traversant le corps 33 tandis qu' en même temps s'amorce le processus de formation de mousse. Comme l'indique la flèche 35, le produit final obtenu s'écoule par une ouverture de l'extrémité inférieure 33b du corps, dans un moule 36 à l'intérieur duquel s'achève le processus de formation de mousse. La proportion entre l'amenée 32 du produit mélangé et celle 30 d'aluminium fondu dépend de la teneur en hydrure du premier. Dans une mise en oeuvre avantageuse de l'invention cette teneur s'élève à environ 10% en poids, tandis que la proportion de produit mélangé et d'aluminium est de 1 à 10. Ces valeurs sont d'ailleurs relative ment non critiques et peuvent varier dans de larges limites. A titre d'exemple, au cours de la phase préparatoire, l'on. peut mélanger dans un corps creux tournant à 4600C pendant une heure 32,5 kg d'aluminium, 17,5kg de magnésium et 5 kg dthydrure de titane. Le produit fondu résultant est un alliage eutectique d'aluminium et de magnésium dans lequel sont réparties des particules d'hydrure. On l'amène à un autre corps creux semblable où on le mélange pendant 5 minutes avec 500 kg d'aluminium fondu et 100 kg de fibres d'acier d'une longueur moyenne de 12,7 mm et d'un diamètre moyen de 0,59 mm. Le mélange ainsi obtenu est ensuite déversé dans des moules à l'intérieur desquels il peut se transformer en mousse, puis se refroidir et se solidifier. Le procédé sus-décrit permet ainsi d'obtenir des pièces en mousse métallique renfermant une très forte teneur en particules de charge. La disposition inclinée des corps creux assure en particulier que même les matières fondues renfermant des particules fibreuses et qui comportent par conséquent une viscosité élevée, peuvent s'écouler du corps intéressé dans des conditions encore relativement satisfaisantes sous le seul effet de la gravité. Le procédé suivant l'invention peut se mettre en oeuvre de fa çon continue ou discontinue. Dans le second cas les corps creux peuvent être prévus avec des ouvertures susceptibles d'être fermées. Si l'opération de mélange se fait en continu, sa durée dépend largement de la longueur et de l'inclinaison du corps, de la quantité des matières amenées dans celui-ci et de leur viscosité. Par une construction et un dimensionnement judicieux du dispositif lton peut faire varier cette durée entre de larges limites et l'adapter aux propriétés des matières à mélanger. Au cas où ces matières l'exigent, l'opération de mélange peut s'effectuer en atmosphère protectrice. Il est évidemment possible aussi de soumettre les particules de charge à un pré-traitelent approprié. Dans le cas par exemple où Iton utilise des fibres de verre, il est avantageux de les recouvrir d'abord d'une couche métallique. L'on peut enfin obtenir de la mousse par utilisation de deux substances séparées, convenablement dispersées et qui réagissent l'une avec l'autre. C'est ainsi par exemple que pour réaliser de la mousse d'acier il est possible de mélanger du carbone et de l'o- xyde de fer, lesquels dégagent ensuite de l'oxyde de carbone. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n t a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. E VEND I CATI ON S 1 -- Procédé pour l'obtention d'une mousse métallique renfermant des particules de charge, du genre dans lequel on mélange un métal fondu avec de telles particules dont le point de fusion se situe audessus de celui du métal et avec un agent de dégagement gazeux propre à réaliser l'effet moussant, caractérisé en ce que pour mélanger les trois matières (10, 11, 12 ; 30, 31, 32) l'on utilise au moins un corps creux (13, 33) incliné tournant autour de son axe longitudinal et comportant au moins une ouverture à chacune de ses deux extrémi tés(13a, 13b ; 33a, 33b), et en ce que les matières à mélanger (10, 11, 12 ; 30, 31, 32) sont amenées dans le corps (13, 33) par son extrémité supérieure (13a, 33a), sont mélangées dans-celui-ci et sontextraites par son extrémité inférieure (13b, 33b). 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal fondu (10, 30) renferme une proportion importante d'aluminium, en ce que l'agent de dégagement gazeux (12, 32) est un hydrure métallique et en ce que les particules de charge (11, 31) sont en acier. 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'avant l'opération de mélange des trois matières (30, 31, 32) et au cours d'une phase préparatoire l'on mélange dans un corps creux incliné tournant (23) des particules de l'agent de dégagement gazeux (22) avec un métal fondu dont le point de fusion est inférieur à la température de décomposition de cet agent, de manière que ces particules soient enrobées par le métal. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on mélange les particules de charge (11, 31) dans une proportion s'élevant jusqu'à 35% du produit final (15, 35). 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il -comprend au moins un corps creux (13, 23, 33) monté en position inclinée, porté à rotation, comportant au moins une ouverture à son extrémité supérieure (13a, 23a, 33a) ainsi qu'à son extrémité inférieure (13b, 23b, 33~) et susceptible d'être chauffé. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux corps creux (23, 33) montés à rotation et agencés de fagon-telle que le produit fondu (32) puisse s'écouler sous l'effet de la gravité de l'ouverture de l'extrémité inférieure (23b) du premier corps (23) dans l'ouverture de l'extrémité supérieure (33a) du second (33).