Brevet FR2300053A1 — publié le 19760903

L'invention concerne un dispositif de fabrication de pièces réfractaires à partir de mélangeSde poudres sous l'action de la pression et du courant électrique, par une opération thermo-réactive de compression à chaud au moyen d'une matrice et d'un poinçon, le fond de la matrice et le poinçon constituant des électrodes, dont chacune est reliée à l'un des pâles d'une source de courant. Dans un dispositif de ce genre, connu d'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 143 413, le fond de la matrice, de même que le poinçon, sont exécutés en un matériau conducteur de l'électricité, de sorte que chacun d'eux forme une électrode par toute sa surface tournée vers le mélange de poudres. On a constaté toutefois que -manifestement par suite du manque d'homogénéité inévitable du mélange de poudres soumis à la réaction et contenant plusieurs constituants- il se forme des fissures dans les pièces fabriquées avec un tel dispositif, notamment lorsqu'il s'agit de pièces de grandes dimensions. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif du genre spécifié au début, qui permet de fabriquer des pièces de structure plus homogène. Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que seulement des parties de la surface de la matrice et du poinçon sont agencées en électrodes, tandis que les surfaces restantes sont formées d'un matériau électriquement non-conducteur. Les pièces fabriquées au moyen d'un tel dispositif présentent une structure uniforme exempte de fissures. De préférence, les électrodes sont réparties ponctuellement sur toute la surface du fond de la matrice et du poin çon. De ce fait, le passage du courant déclenchant la réaction a lieu aussi uniformément que possible à travers la totalité d mélange de poudres dans le moule. A cet égard, il s'est révélé particulièrement favorable que les distances séparant les électrodes les unes des autres soient égales entre elles. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les electrodes se font vis-à-vis dans le poinçon et dans le fond de la matrice. On obtient ainsi des parcours aussi courts que possible du courant traversant le mélange de poudres dans le moule. Suivant encore une autre forme de réalisation de l'invention, le poinçon et le fond de la matrice sont exécutés en un matériau non-conducteur, dans lequel sont pratiquées des ouvertures pour le logement des électrodes. En variante , le poinçon et le fond de la matrice sont formés d'un matériau conducteur et il est prévu, entre chacun de ces éléments et le mélange de poudres, un masque mince, non-conducteur, muni de découpes. Ce masque peut être en amiante. I1 s'est révélé avantageux de plus que les électrodes soient établies de façon que la densité spécifique de courant 2 ne dépasse pas 200 A/cm ; de préférence soit comprise entre 80 et 100 A/cm2. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en coupe longitudinale un dispositif conforme à l'invention la figure 2 est une vue de face du fond de la matrice. Le dispositif comprend une matrice, désignée par 1 dans son ensemble. La matrice 1 est formée d'un fond de matrice 2, par exemple en acier, donc en un matériau électriquement conducteur et de résistance mécanique élevée. Au fond de la matrice est appliqué l'un des pôles d'une source de courant continu à tension variable 3 qui fournit un courant de l'ordre de grandeur jusqu'à 4000 Ampères sous une tension maximale de 120 volts environ. Sur la partie du fond de la matrice tournée vers l'enceinte4 destinée à recevoir le mélange de poudres à élaborer, est appliqué un masque mince 5 d'un matériau non-conducteur de l'électricité, de préférence en amiante. Dans le fond 2 de la matrice est logé de plus un chauffage à résistance 6, isolé par rapport aux autres parties d fond.Le chauffage 6 est raccordé à une autre source de courant 7 et est dimensionné de manière à pouvoir être porté à une température voisine de 600"C. La matrice 1 comporte en outre des parois latérales 8, entourant le fond 2 de la matrice et l'enceinte 4. Ces parois latérales sont formées du même matériau que le fond de la matrice. Des couches isolantes 16, 17 sont placées entre les parois latérales de la matrice et ltenceinte 4. Dans les parois latérales 8 sont prévus également des chauffages à résistance 9, 10, raccordés pareillement à la source de courant 7. Le chauffage à résistance peut être remplacé par un autre, tel qu'un chauffage par induction. Dans la matrice 1 peut être introduit un poinçon 11, lui-même en un matériau électriquement conducteur et apte à supporter des contraintes mécaniques élevées, par exemple en acier. Au moyen d'un mécanisme d'entraînement non représenté, le poinçon 11 peut être déplacé en direction de la flèche a ou en direction opposée et contient également un chauffage par résistance, isolé, 12, relié à la source de courant 7. De même que le fond 2 de la matrice, la face du poinçon tournée vers 1 t enceinte 4 est revêtue d'un masque mince 13 en un matériau non-conducteur. Les deux masques 5 et 13 sont munis de découpes, à l'intérieur desquelles s engagent respectivement les électrodes 14 du fond de matrice 2 et 15 du poinçon 11. Si les masques sont très minces, il est superflu que les électrodes forment des saillies, étant donné qu'au cours de ltopération de frittage sous pression le mélange de poudres vient en contact direct avec les parties se trouvant derrière les masques dufond de matrice et du poinçon conducteurs. Comme le montre la figure 2, les électrodes 14 sont réparties uniformément sur la face du fond de matrice 2 tournée vers Irenceinte 4. I1 en est de même des électrodes 15 du poinçon 11. Chaque électro ie 14 est avantageusement disposée exactement en face d'une lectrode 15. De plus, les électrodes 14, 15 sont établies de façon que la densité spécifique de courant dans la surface tou 2 nea vers ltenceinte 4 ne dépasse pas 200 A/cm2, de préférence soit comprise entre 80 et 100 A/cm2. Dans exemple de réairisation représenté, les électrodes sont de forme circulaire. Pour effectuer une opération de compression à chaud, on déverse d'abord dans ltenceinte préchauffée 4 le mélange de poudres à élaborer, dont les constituants sont répartis de façon aussi homogène que possible. Au moyen des chauffages à résistance 6, 9, 10 et 12, le mélange est porté à la tempé- rature du moule. Le poinçon 11 est ensuite abaissé à la position reproduite dans la figure 1 et, à la fin de son mouvement vers le bas, la source de courant continu 3 est reliée au fond 2 de la matrice et au poinçon 11, ce qui déclenche le processus de compression à chaud. Les couches isolantes 16, 17 assurent le passage de la totalité du courant à travers le mélange de poudres dans l'enceinte 4. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réali station représenté. C'est ainsi, notamment, qu'il est possible d'exécuter le fond de matrice 2 et/ou le poinçon 11 en un ma triau non-conducteur dans son ensemble, tel qu'une masse céra mille, dans lequel sont pratiquées des ouvertures pour le logement des électrodes. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fabrication de pièces réfractaires à partir de mélanges de poudres sous l'action de la pression et du courant électrique, par une opération thermo-réactive de compression à chaud au moyen d'une matrice et d'un poinçon, le fond de la matrice et le poinçon constituant des électrodes, dont chacune est reliée à l'un des piles d'une source de courant, ledit dispositif étant caractérisé en ce que seulement des parties de la surface de la matrice (1,2) et du poinçon (11) sont agencéesen électrodes (14, 15), tandis que les surfaces restantes sont formées d'un matériau électriquement nonconducteur. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes (14, 15) sont réparties ponctuellement sur toute la surface du fond (2) de la matrice et du poinçon (in). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les distances séparant les électrodes (14, 15) les unes des autres sont à peu près égales entre elles. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (14, 15) se font vis-à-vis dans le poinçon (11) et dans le fond (2) de la matrice. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poinçon et le fond de la matrice sont exécutés en un matériau non-conducteur dans lequel sont pratiquées des ouvertures pour le logement des électrodes. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le poinçon (11) et le fond (2) de la matrice sont formés d'un matériau conducteur et en ce qu'il est prévu, entre chacun de ces éléments et le mélange de poudres, un masque mince non-conducteur (5) muni de découpes. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le masque non-conducteur (5) est en amiante.' 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (14, 15) sont établies de façon que la densité spécifique de courant ne dépasse pas 200 A/cm2. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les électrodes (14, 15) sont établies de façon que la densité spécifique de courant soit comprise principalement entre 80 et 100 A/cm2. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu une couche isolante (16, 17) est prévue entre les parois latérales (8) de la matrice et le mélange de poudres. 11.- Dispositif selon 1 une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (14, 15) du poinçon (ll) ainsi que du fond (2) de la matrice sont raccordées à une source de courant continu (3) à tension variable. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des appareils de chauffage (6, 9, 10, 12) sont prévus pour le poinçon (11), le fond (2) de la matrice et les parois latérales (8) de celleci. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les appareils de chauffage (6, 9, 1G, 12) sont constitués par des chauffages électriques à résistance. 14.- Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que chaque appareil de chauffage (6, 9, 10, 12) est établi pour fournir une température de l'ordre de 600 C.