Brevet FR2255124A1 — publié le 19750718

Le métal sous forme de mousse prend à l'heure actuelle une importance croissante. 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 mé- tal liquide. Pour conférer à la mousse ainsi obtenue des propriétés intéressantes, notamment pour augmenter sa résistance et réduire sa fragilité, dans bien des cas 1 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 procédés de préparation déjà connus, les matières à mélanger sont introduites dans un creuset et leur mélange est as suré par des agitateurs mobiles a palettes montés dans celui-ci de manière à pouvoir s ty déplacer. De tels agitateurs tournent à grande vitesse pendant de courts intervalles de temps et exigent par conséquent une grande puissance. On cannait d'autre part un procédé dans lequel ltopération de mélange s'effectue dans un tube horizontal fixe à l'intérieur duquel est montée à rotation une roue à vis entratnée 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. I1 existe en outre un procédé pour recouvrir des cristaux de sel d'une couche de métal, dans lequel on mélange ces cristaux avec des particules d'un composé métallique thermiquement 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 1 t ouverture de sortie vers laquelle on amène les particules décomposables pour quelles 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 lton trouve bien également une opération de mélange, mais comme l'un des constituants à mélanger n'est amené que vers 1 '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. 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. L'invention vise à établir un tel procédé grâce auquel on puisse réaliser une mousse métallique à forte teneur en particules de charge, ce procédé n'exigeant cependant qu'une puissance relativement faible. Le procédé du genre précité prévu à cet effet suivant l'invention se caractérise en ce qu'on utilise pour l'opération de mélange au moins un corps creux de forme allongée, maintenu à l'encontre de la rotation, dont une extrémité se trouve au-dessus de l'autre, la plus haute comportant au moins une ouverture d'entrée et a plus basse au moins une ouverture de sortie, tandis que son espace intérieur comprend une partie dans laquelle sont disposées plusieurs plaques déflectrices solidaires de ce corps, et en ce que les matières à mélanger sont amenées continuellement par l'extrémité supérieure et traversent le corps sous l'influence de la gravité, cette amenée de matière étant réglée de façon telle que dans chaque corps creux il soit prévu une zone non entièrement remplie et qui renferme au moins trois plaques déflectrices disposées à la suite les unes des autres dans le sens de l'écoulement. L'expression "zone non entièrement remplie" désigne ici une telle zone dans laquelle il ne se produit aucun phénomène de retenue des matières de sorte que celles-ci ne remplissent pas la totalité de la section. L'invention concerne encore un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un corps creux dé forme allongée dont une extrémité comporte au moins une ouverture d'entrée et l'autre au moins une ouverture de sortie, tandis que dans son espace intérieur sont agencées au moins trois plaques déflectrices solidaires de ce corps, chacun des corps creux précités étant rigidement fixé de manière telle que sa ou ses ouvertures d'entrée se trouvent au-dessus de sa ou de ses ouvertures de sortie, afin que l'écoulement de la matière à tra-vers lui puisse s'effectuer sous l'effet de la gravité. 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 montre en coupe un dispositif à deux corps creux verticaux disposés l'un au-dessus de l'autre. Fig. 2 représente de même un tel dispositif-ne comportant qu'un corps creux vertical cylindrique. Fig. 3 indique une variante dans laquelle le corps creux est disposé en position inclinée. Fig. 4 montre une forme d'exécution avec corps creux vertical conique. Le dispositif représenté en fig. 1 comprend deux corps creux verticaux substantiellement cylindriques auxquels on a affecté les références générales respectives 1 et 21. Chacun de ceux-ci est constitué par un tube cylindrique 2, respectivement 22, dont l'extrémi- té supérieure, propre à constituer ouverture d'entrée, est élargie en forme d'entonnoir. L'extrémité inférieure de chacun des corps 1 et 21 est conformée en ouverture de sortie gracie à une partie é tranglée 12, respectivement 32. Dans chacun des tubes 2 et 22 sont disposées plusieurs plaques déflectrices 3 > respectivement 23, leur nombre étant préférablement d'au moins trois Ces plaques sont rendues solidaires des tubes respectifs par une colle appropriée, par soudure autogène ou avec métal d'apport, ou de toute autre manière. Chacune d'elles est constituée par une bande métallique dont la largeur est approximativement égale au diamètre intérieur de la paroi des tubes 2 et 22, ces bandes s'étendant longitudinalement dans les tubes en s 'enroulant sur elles-mêmes de 1800. Les plaques 3 et 23. constituent ainsi des surfaces hélicoïdales qui se prolongent sur toute la face interne des tubes. Elles sont agencées de telle sorte que le bord supérieur de l'une d'elles se trouve décalé angulairement par rapport au bord inférieur de celle qui la surmonte, l'angle de décalage étant avantageusement d'environ 900. Il va de soi que les plaques déflectrices pourraient être réalisées et agencées d'autre manière. Lors de la préparation d'une mousse métallique, on introduit continuellement dans l'ouverture d'entrée du corps creux 1 et à partir d'un creuset 6, un alliage eutectique fondu renfermant 65% d'aluminium et 35% de magnésium. En outre on amène au corps 1 à partir d'une trémie d'alimentation 8 des grains 7 d'hydrure de titane, la proportion entre cet hydrure et l'alliage étant de 1 à 10. L'amenée d'alliage et d'hydrure est déterminée par rapport à la section de l'ouverture de sortie 12 de manière que le produit pré-mélangé il soit retenu en amont de l'ouverture précitée, ctest-à-dire que la zone inférieure du corps -1 soit remplie sur toute sa section. Toutefois le réglage de cette amenée est tel que plusieurs des plaques déflectrices 3 se situent dans une zone incomplètement remplie.De préférence au moins trois de ces plaques les plus en amont dans le sens de l'écoulement se trouvent au-dessus du niveau 10 du produit 11. En dimensionnant convenablement le corps creux et le diamètre de l'ouverture de sortie 12, l'on peut maintenir ce niveau 10 relativement constant. Lors de la mise en oeuvre du procédé, l'alliage 5 et l'hydrure 7 s'écoulent à travers le corps 1 sous l'effet de la gravité. Dans la zone la plus haute de celui-ci et qui renferme les plaques 3 supérieures, il se produit ainsi un mélange intensif de l'hydrure et de l'alliage et au cours duquel le premier est si fortement mouillé et dispersé qu'il ne demeure pas à la surface de la masse du produit pré-mélangé 11, mais au contraire se répartit régulièrement dans celle-ci. Comme le point de fusion de l'alliage eutectique 5 est inférieur à la température de décomposition de l'hydrure, il n'apparaît pas encore de mousse au cours de ce processus de mélange qui constitue la phase préparatoire du procédé et par conséquent le produit pré-mélangé 11 renferme des particules d'hydrure entou-rées d'alliage eutectique. Au cours de la phase principale du procédé, l'on amène continuellement à l'ouverture d'entrée du corps 21, outre le produit prémélangé 11, de l'aluminium fondu 13 à partir d'un creuset 14 ainsi que des particules de charge 15 provenant d'une trémie d'alimentation 16. De telles particules peuvent être constituées par des morceaux de fils d'acier d'une longueur moyenne de 10 mm et correspondant au tamis 28 (28 mailles au pouce, soit environ 11 au centimètre). La proportion entre ces particules et l'aluminium peut par exemple être d'environ 25 à 90. Là également l'amenée dans le corps 21 des trois substances à mélanger 11, 13 et 15 peut être déterminée par rapport à la section de l'ouverture de sortie 32 de façon telle que le produit final soit retenu dans la zone la plus basse du corps. Cette amenée également réglée pour que le niveau 30 du produit final 31 se situe au-dessous des trois plaques dèflectrices supérieures. Cela signifie en d'autre termes que ces plaques se trouvent dans une zone du corps 21 qui n est pas complètement remplie et dans laquelle par conséquent les matières en écoulement n ' occupent pas la totalité de la section. Dans la partie supérieure du corps creux 21 les plaques déflectrices non immergées assurent un mélange intensif du produit 11 provenant de la phase préparatoire, du métal fondu 13 et des particules de charge 15. Ces dernières sont donc suffisamment mouillées et mélangées pour éviter qu'elles ne surnagent à la surface de la masse de produit final 31 en y constituant une sorte de "nid d'oiseau". Comme la température de décomposition de 1 'hy-drure renfermé par le produit pré-mélangé, et qui constitue agent de dégagement gazeux, est inférieure à celle de l'aluminium fondu 13, il se produit une formation de mousse dès la traversée du corps creux 21. Au sortir de l'ouverture 32 le produit final 31 peut être déversé dans un moule 34 à l'intérieur duquel le processus de formation de mousse s'achève, tandis que le produit lui-même se solidifie de sorte qu'on obtient une pièce faite d'une mousse métallique chargée de particules. On a représenté en fig. 2 un autre dispositif destiné à llob- tention de mousse métallique. Celui-ci comprend un corps creux vertical 41 comportant un tube cylindrique 42 dont l'espace intérieur, ouvert aux deux bouts, renferme des plaques déflectrices 43 fixées à la paroi. Ce corps 41 est établi pour l'essentiel comme les corps 1 et 21 sus-décrits, mais toutefois sa section intérieure est constante sur toute sa longueur et il ne comporte donc aucun étranglement à son extrémité inférieure. Lors de la mise en oeuvre du procédé, l'on amène à l'ouverture d'entrée du corps, un agent de dégagement gazeux propre à réaliser la mousse, un métal fondu et des particules de charge, le tout comme l'indiquent les trois flèches 44, 45 et 46. Ces matières s 'écou- lent à travers le corps sous l'effet de la gravité et se mélangent ainsi les unes aux autres. Dans la forme d'exécution représentée, cette amenée des matières à mélanger est réglée de façon telle qu'il n'apparaît aucun phénomène de retenue où que ce soit dans le corps 41 qui ne comporte donc pas de zone entièrement remplie. Le produit mélangé 47 qui s'écoule du corps 41 est amené à un moule 48 dans lequel il peut achever de se transformer en mousse et se solidifier comme dans l'exemple précédent. Fig. 3 montre un dispositif de mélange comprenant un corps creux incliné 61 avec tube 62 dans lequel sont fixées des plaques déflectrices 63. L'ouverture d'entrée est prévue à l'extrémité supérieure du corps, de sorte qu ici également les matières à mélanger peuvent s'écouler vers le bas. On amène simultanément à l'ouverture d'entrée, en premier lieu, par exemple par une pompe 67, un eutectique fondu 64 d'aluminium et de magnésium dans lequel on a dispersé 12% en poids d'hydrure de zirconium, en second lieu, par une pompe 69, de l'aluminium fondu 65, et en troisième lieu, par une trémie d'alimentation 68, des particules de charge 66 en forme de fibres de verre.Les quantités ainsi amenées sont avantageusement déterminées en fonction de la résistance à l'écoulement provoquepar les plaques déflectrices 63, de façon qu'au moins trois de ces dernières, situées les unes à la suite des autres, se trouvent dans une zone non complètement remplie du corps creux et par conséquent en totalité ou en partie au-dessus du niveau liquide 70 qui s'établit à l'intérieur de celui ci Le produit mélangé 71 ainsi obtenu peut ensuite s'écouler par l'ouverture de sortie du corps 61 pour être amené dans un moule 72. On a représenté en fig. 4 un autre dispositif suivant l'invention. I1 comprend un corps creux vertical désigné par la référence générale 81 et dont la paroi 82 va en se resserrant en direction du bas à la façon d'un cône. Dans l'espace intérieur du corps 81 on a fixé à la paroi 82 des plaques déflectrices 83 dont la largeur va en diminuant en direction du bas en fonction du plus petit diamètre intérieur du corps. On peut amener dans le corps 81 par une pompe 87 un eutectique fondu 84 renfermant un agent de dégagement gazeux, par une autre pompe 88 un métal fondu 85, et par une trémie d'alimentation à secousses 89 des particules de charge 86. Cette amenée est réglée de telle façon qu'il se produise un phénomène de retenue et que la zone inférieure du corps 81 soit totalement remplie jusqu ta un niveau 90. Afin que l'action de mélange du dispositif ne soit pas compromise, on doit avoir soin ici également de prévoir qu'au moins trois plaques déflectrices se trouvent au-dessus du niveau 90 préci- té. Le produit mélangé 91 qui s'écoule de l'ouverture de sortie peut ensuite être amené à un moule 92 dans lequel il achève de se transformer en mousse et se solidifie. Comme dans les corps creux sus-décrits l'écoulement peut s 'ef- fectuer sous l'effet de la gravité et que ceux-ci ne comportent pas de pièces mobiles, la réalisation de l'opération de mélange exige relativement peu d'énergie. Le procédé peut en outre s 'avérer très avantageux quand on doit obtenir de la mousse métallique à partir d'une matière non susceptible d'être pompée du fait qu'elle renferme des particules de charge plus ou moins à arêtes vives. De plus le procédé sus-décrit permet plus particulièrement de-mélanger des matières à forte viscosité. On rencontre de tels mélanges très visqueux par exemple quand on doit réaliser des mousses métalliques renfermant une forte proportion de particules de charge.Lorsqu'il y a lieu d'incorporer à une telle mousse des particules fibreuses, le procédé sus-décrit comporte l'avantage important d'éviter dans une large mesure la formation de "nids d'oiseau , ainsi que l'amon- cellement des'particules.à la surface du produit. Cette accumulation de particules en surface peut provenir non seulement du fait que celles-ci ont une plus faible densité que le métal fondu, mais également de ce que lors de l'opération de mélange elles n'ont pas été suffisamment mouillées et demeurent donc au-dessus du liquide sous l'effet de leur tension superficielle. I1 est évident que les divers corps creux sus-décrits peuvent être combinés de toutemaniere désirée. C'est ainsi, par exemple, qu'on peut utiliser le corps 41 pour réaliser la phase préparatoire du procédé et le corps 61 pour la phase principale. En outre il est bien entendu également possible d'employer pour cette phase principale plusieurs corps creux disposés les uns au-dessus des autres en leur amenant successivement des additions de matière. Par ailleurs dans le dispositif représenté en fig. 1, l'on peut se dispenser de la phase préparatoire et introduire directement l'agent de dégagement gazeux 7 dans le corps 21. Il est encore possible, sans autre, d'utiliser pour l'opéra- tion de mélange des corps allongés comportant une autre forme ainsi qu'une autre section intérieure, par exemple polygonale. On comprend que dans ce cas également l'amenée des matière et la réalisation constructive du corps doivent être déterminées l'une par rapport à l'autre de façon telle que certaines, et préférablement au moins trois, des plaques déflectrices situées les unes à la suite des autres dans le sens de 11 écoulement, se trouvent dans une zone de ce corps non entièrement remplie. D'autre part il est évidemment possible sans autre de chauffer les corps creux et de les fermer de façon étanche par rapport à l'ambiance ou de les faire travailler sous atmosphère protectrice. On peut encore leur faire comporter plusieurs ouvertures dans le haut et dans le bas. Cela permet d'une part d'amener les matières à mélanger par des ouvertures différentes et d'autre part de relier simultanément l'extrémité de sortie du corps à plusieurs moules. On conçoit qu'il soit encore possible de soumettre les particules de charge à un pré-traitement approprié. Dans le cas par exemple où l'on utilise des fibres de verre, il est avantageux de les recouvrir d'une couche métallique. Enfin l'on peut aussi réaliser de la mousse par mise en oeuvre 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'oxyde de fer qui engendrent ensuite des bulles d'oxyde de carbone. Il doit d'aill; rs être entendu que la deseription .lui précède n'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. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'obtention d'une mousse métallique renfermant des particules de charge du genre dans lequel on mélange un métal fondu avec des particules dont le point de fusion se situe au-dessus de celui du métal, ainsi qu'avec un agent de dégagement gazeux destiné à la formation de la mousse, caractérisé en ce quton utilise pour l'opération de mélange au moins un corps creux (21, 41, 61, 81) de forme allongée, maintenu à l'encontre de la rotation, dont une extrémité se trouve au-dessus de 1-' autre, celle supérieure comportant au moins une ouverture d'entrée et celle inférieure-au moins une ouverture de sortie, tandis que son espace intérieur comprend une partie dans laquelle sont disposées plusieurs plaques déflectrices (23, 43, 63, 83) solidaires du corps (21, 41, 61, 81), et en ce que les matières à mélanger (11, 13, 15 ; 44, 45, 46 ; 64. 65, 66 ; 84, 85, 86) sont amenées de façon continue par l'extrémité supérieure pour traverser le corps (21, 41, 61, 81) sous lteffet de la gravité, cette amenée étant réglée de façon telle que dans chaque corps creux (21, 41, 61, 81) il existe une zone non entièrement remplie et qui renferme au moins trois plaques déflectrices (23, 43, 63, 83) disposées à la suite les unes des autres dans le sens de ltécoulement. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'écoulement est réglé de façon telle que l'un au moins (41) des corps creux utilisés ne comporte aucune zone entièrement remplie. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'écoulement est réglé de façon telle que l'un au moins (23, 43, 63, 83) des corps creux utilisés renferme une zone entièrement remplie. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le métal fondu (13, 45, 65, 85) amené au corps creux renferme de l'aluminium, tandis que l'agent de dégagement gazeux (12, 44, 64, 84) contient un hydrure métallique. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours d'une phase préparatoire on mélange de façon continue dans un corps creux (1) pourvu de plusieurs plaques déflectrices (3) avec des particules de l'agent de dégagement gazeux (7) un métal fondu (5) dont le point de fusion est inférieur à la température de décomposition de cet ragent. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le métal fondu (5) utilisé renferme de l'aluminium et du magnésium. 7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un corps creux (1, 21, 41, 61, 81) de forme allongée dont une extrémité est pourvue d'au moins une ouverture d'entrée et l'autre d'au moins une ouverture de sortie, tandis que dans son espace intérieur sont disposées au moins trois plaques déflectrices (3, 23, 43, 63, 83) solidaires de ce corps (1, 21, 41, 61, 81), chacun des corps creux précités étant fixé rigidement de façon telle que sa ou ses ouvertures d'entrée se trouvent au-dessus de sa ou ses ouvertures de sortie, afin que l'écoulement à travers lui puisse s'effectuer sous l'effet de la gravité. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le corps creux (1, 21, 41, 81),. ou respectivement l'un au moins des corps creux utilisés, est disposé verticalement. 9 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le corps creux (61), ou respectivement l'un au moins des corps creux utilisés, est disposé en position inclinée. 10 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le corps creux (1, 21, 41, 61), ou respectivement l'un au moins des corps creux utilisés, est substantiellement cylindrique. 11 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le corps creux (81)., ou respectivement l'un au moins des corps creux utilisés, est substantiellement conique, son ouverture de sortie se trouvant à ltextrémité la plus étroite. 12 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le corps creux (1, 21), ou respectivement l'un au moins des corps creux utilisés, comporte un étranglement (21, 32) vers son ouverture de sortie. 13 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les plaques déflectrices (3, 23, 43, 63) sont établies sous forme hélicoïdale et sont disposées de manière que les bords en visà-vis des plaques successives soient décalés angulairement l'un par rapport à l'autre.