Brevet FR2330981A1 — publié le 19770603

La présente invention concerne un four électronique destiné à 8tre uti- lisé en particulier pour la fu@ion sous vide d'alliages dentaires et d'alliages d'orfèvrerie en général. On connaft actuellement des fours dans lesquels la fusion a lieu sous vide et le chauffage de la chambre de fuaion est réalisé par effet Joule. Ces types de fours présentent toutefois une limitation en ce qui concerne le choix des alliages à fondre du fait que ceux-ci doivent avoir un point de fusion d'au moins 200-300 C au-dessous de celui de l'alliage utilisé pour fabriquer la résistance chauffante. Nême en utilisant des résistances en platine, aotuellement très coûteuses, on peut employer au maximum des alliages qui fondent en dessous de 1400 C. En utilisant par contre des alliages de Khantal A pour la résistance chanffante, le point de fa@ion des alliages à fondre ne doit pas être supérieur à 1200 C, compte-tenu du fait que dans une atmosphère raréfiée, le point de fusion des alliages s'abaisse en moyenne de 100 C. En outre, les alliages à utilliser sous vide doivent être préalablement dégaséifiés avant ladite misa du feur sous vide.Autrement, l'alliage se dégasifie dans ledit four m provoquant une effusion dem gaz qui s'y trouvent contenus et qui peuvent projeter de petites parties de métal sur la aurface de la résistance chauffante et former @ur ladite résistance des zones ayant une température de fusion inférieure à celle d'origine. Pour fondre les alliages, il fandrait par suite prévoir un intervalle de protection entre le or@@st contenant l'alliage et la résistance de chauffage, en abaissant ainsi fortement le rendement. On connaft encere des fours dans lesquels le chauffage, et par conséquent la fuaion, sont réalisés par induction électronique en obtenant ainai la possibilité a. fondre des alliages avant un point de fusion plus élevé que ceux mentionnés ci-dessus. Pour leur part, ces types de fours à induction électronique ne permettent pas d'obtenir la fusion @ous vide du fait qu'ils donnent lieu à des inconvénients netables, comme on peut le prévoir d'après les alliages de Plaschen @ur la conductibilité de gas raréfiés. On doit encore souligner que pour les alliages dentaires et les allia ses d'orfèvrerie, il est de triés grande importance que le travail à haute température ait lieu sous vide de façon à assurer la dégaséification complète du métal et à éviter des oxydations des constituants desdits alliages. fl se présentait ainsi la nécassité do parvenir à réaliser un four électronique à induction qui soit en mesure de permettre l'obtention de la fusion sous vide, mais toue les efforts tentés dans oe sene n'avaient toutefois jusqu'alors donné aucun résultat Satisfaisant aurtout du fait que des décharges électriques surviannent entre la bobine et les parties métal- liques du four, des décharges électriques ayant pour effet, indépendamment de leur danger potentiel, de diminuer de façon inaoceptable le rendement du four et de risquer d'influer négativement @ur la qualité du produit obtenu. le but de l'invention consiste à éliminer les inconvénients critiques mentionés ci-dessus en permattant de disposer d'un four électronique qui autorise la fusion sous vide des alliages dentaires et des alliages d'orfèvrerie on général, en offrant ainsi la passibilité de combiner les avantages donnés par la fu@ion sous vide et ceux de pouvoir élever considérablement la température de fusion desdits alliages. Un autre objectif de 11invention consiste à permettre de disposer d'un four dans lequel les temps de fuaion soient plus rapides que dans les fours chauffés par effet Joule, du fait que le chauffage par induction agit directement sur toute la masse à fondre, alors que par effet Joule, l'augmentation de l'énergie cinétique des atomes destiné à liquéfier le métal a lieu uniquement a partir des couches externes vers l'intérieur. Un autre objectif de l'invention consiste à conserver les avantagea intrinsèques à la fuaion sous vide dans laquelle le crsuset de graphite demeurs inerte en ne contaminant pas l'alliage et ne produit pas d'anhydride carbonique. Encore un autre objectif de l'invention consiste à permettre de disposer d'un four électronique dans lequel n ait lieu aucune diminution de masse de la quantité fondue et dans lequel l'allige, n'étant pas contaminé, conserve ses caraotéristiques métallographiques inaltérées et peut entre fondu et refondu autant de fois qu'on le désire, en fournissant toujours les mêmes prestations mécaniques. Les objectifs précités ainsi que d'autres qui apparaStront clairement dans ce qui suit, sont atteints par un four électronique pour la fusion sous vide en partioulier d'alliages dentaires et d'alliages d'orfèvrerie en général, caractérisé par le fait qu'il comprend, montés sur un support pivotant, une chambre placée en communication avec une source de vide, un moule de coulée logé dans ladite chambre, un élément de réception on matériau diélectrique en communication et associé de façon étanche avec ladite chambre, un creuset logé dans ledit élément de réception et adjacent audit moule de coulée, des moyens de chauffage par induction extérieurement associés audit élément de réception, ainsi que des moyens de refroidissement de ladite chambre et desdits mpyens de chauffage par induction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de quelques formes de réalisation d'un four électronique pour la fusion d'alliages dentaires et d'alliages d'orfèvrerie en général, donnés à titre d'exemples préférés, mais nullement exclusifs, en référence aux dessins annerés, donnés à titre indicatif mais non limitatif, dans lesquels La figure 1 représente une vue schématique d'une première forme de réalisation du four électronique, conforme à l'invention; la figure 2 représente le four électronique de la figure 1, à l'échelle agrandie; La figure 3 représente une vue schématique d'une seconde forme de réalisation du four électronique; et La figure 4 représente une vue schématique d'une autre forme de réalisation du four électronique. En se référant aux figures précitées, et en particulier aux figures I et 2, on peut soir que le four électronique de l'invention, qui est monté sur un support pivotant dont la structure est du type décrit dans le brevet U.S. N 3.199.158, cité ici à titre de référence, comprend une chambre I placée en communication avec une source de vide. A l'intérieur de ladite chambre 1 est placé un moule de coulée indiqué génériquement ot globalement par le repère numérique 2. Le four électronique de l'invention comprend encore un élément de réception 3 réalisé en matériau diélectrique, placé en communication et associé d'une façon étanche avec ladite chambre 1. Plus précisément, ledit élément de réception est réalisé en un matériau résistant à la chaleur tel que, par exemple, du quarts, du Pyrex et analogues. v l'intérieur dudit élément de réception 3 est placé un creuset 4 qui se trouve adjacent audit moule de coulée 2 et qui est de préférence réalisé en graphite. Ledit élément de réception 3 présente, sur le côté en contact avec ladite chambre 1, une bride 5 pour sa fixation à ladite chambre qui est, généralement, réalisée en un matériau métallique, entre ladite bride 5 et ladite chambre 1 étant interposée une garniture 6 en matériau caoutchouteux. Ladite garniture 6 ne se détériore pas sous l'effet du chauffage, du fait qu'elle se trouve an contact intime avec un intervalle 7 de la chambre 1, dans lequel est prévue une circulation eau de refroidissement. A l'extrénmité opposée, la chambre est fermée par un couvercle 8 qui est lui aussi le singe d'une circulation d'eau de refroidissement destinée à refroidir le moule 2 du côté opposé à l'injection du métal, ainsi qu'à refroidir la garniture d'étanchéité courante que l'on interpose entre ledit couvercle et la partie métallique constituant la chambre I. Extériaurement audit élément de réception 3 sont prévus des moyens de chauffage par induction constitués par une bobine électrique 9 dont les conducteurs sont placée 8 l'intérieur de tubes 10 dans lesquels circule le liquide de refroidissement. La bobine 9 est évidemment connectée électrique- sent à un générateur d'énergie à radio- fréquence. On observera qu'avec cet agencement, la bobine 9 demeure dans l'air et qu'on ne constate par suite pas les phénomènes négatifs qui se produiraient Si la bobine était placée dans le four sous vide. Le fonctionnement du four de l'invention est le suivant. Après avoir ouvert le couvercle 8 de la chambre 1, on introduit le creuset 4 contenant l'alliage à fondre et le cylindre contenant le moule de coulée 2. Puis, on provoque le vide à l'intérieur de la chambre 1 et, par conséquent, & l'intérieur de l'élément de réception 3 relié à ladite chambre, et on alimente la bobine 9 en amorçant le chauffage de l'alliage placé dans le creuset 4.On soulignera, à cet égard, que comme le chauffage à lieu par induction, celui-ci agit dirsctement sous toute la masse de l'alliage à fondre en réduisant ainsi de façon considérable les temps de fusion. Une fois la fusion de l'alliage terminée, on mot le four de l'invention en rotation pour obtenir la centrifugation de l'alliage fondu que l'on déverse du creuset 4 dans le moule 2. On doit egalement ajouter que le moule 2 ne se refroidirait que lentement en étant plongé sous vide, et c'est pourquoi on a recoure au refroidissement provoqué par la circulation d'eau dans le couvercle 8, ce qui fait que la dispersion de chaleur se trouve unidirectionnellest que le métal encore liquide présent dans le moule 2 se solidifie en partant du couvercle vers la masselotte, à savoir vers le creuset 4. De cette façon, on obtient une solidification contrôlée, en évitant une solidification rapide qui aurait lieu dans l'air en quelques secondes en provoquant des tensions internes, des espaces vides et des hétérogénéités dans l'alliage. On fait remarquer que, dans la solidification unidirectionnelle contrôlée, la croissance des arborescences cristallines se fait en colonne, en antraînant ainsi une homogénéité du réseau de cristallisation de l'alliage, si bien que la pince de prothbse ou un autre type de pièce quelconque éventuellement produite, ne nécessite plus un traitement thermique de recuit. Comme déjà mentionné ci-dessus, la circulation d'eau dans le couvercle 8 a pour affet de refroidir rationellement le produit de coulée, tandie qu'une autre circulation d'eau dans l'intervalle 7 conserve l'efficacité de la garniture en matériau caoutchouteur 6, d'étanchélté au vide, placée entre l'élément de réception 3 et la chambre 1. En outre, comme déjà @@entionné ci-dessus, de l'eau circule également à l'intérieur de la bobine électrique 9. Cette circulation d'eau persiste également pendant la centrifugation en faisant entrer et s'écouler l'eau à partir dudit pivot de rotation, ce pivot étant pour cette raison réalisé en deux tubes concentriques dont la plus intérieur sert à l'admission de l'eau et le plue artérieur sert à l'évacuation de l'eau après son cycle de travail. A ce qui précède, il convient encore d'ajouter qu'il est éventuellement possible de diviser longitudinalement la partie métallique de la chambre 1 et le cylindre du moule 2 pour éliminer au marimum les phénomènes des courants parasites qui pourraient autre observés du fait de la présence 'une bobine à induction 9, en permettant d'obtenir ainsi en même temps une augmentation du rendement. D'après ce qui précède, on peut voir que l'invention atteint les objectifs proposés et on soulignera en particulier que l'agencement décrit ci-des entre les divers éléments constituant le four permet la réalisation d'un four à chauffage par induction sous vide, ce qui ne pouvait pas être réalisé avec les fours connus précédemment du fait que, comme mentionné, il se créerait dans leur cas des phénomènes parasites notables par suite de la présence du vide dans le four. L'invention ainsi conçue est susceptible autre mise en oeuvre suivant de nombreuses modifications et variantes sans toutefois s'écarter du cadre et de l'esprit de ladite invention. Ainai, par exemple, comme représenté dans la figure 3, l'élément de réception 3 peut être également conformé de telle façon que le creuset 4 se trouve vartical au lieu d'être horizontal, avec comme avantage le fait de permsttre la visualisation de l'alliage pendant la fu@ion.En outre, comme représenté dans la figure 4, au lieu d'@tre disposé@ extér@eur@ment à l'élément de rception 3, la bobine 9 peut être disposée a l'intéri@ur d'une chaubre 20 contenant le moule 2 et le oreuset, dann @@ cas étant toutefo@@ @écessaire de protéger convenablement la bebine 5 @n la revêtant d'un matérian diélectrique de façon à éliminer les phénemènem élactriques parasitrs. Tous l@@ détaile déerits ci-dessus peuvent être bien évidemment remplacé@ par d'antras éléments techniquement équivalents. En p@@@@@@ lag matériaux employés, de même que les dimensions et les formes, peu@@t être quelconques suivant les exigences. REVENDICATIONS 1) Pour électronique pour la fusion sous vide en particulier d'alliages dentaires et d'alliages d'orfèvrerie en général, ledit four étant caractérisé par le fait qu'il comprend, montés sur un support pivotant, une chambre placée en communication avec une source de vide, un moule de coulée logé dans ladite chambre, un élément de réception en matériau diéletrique en communication et associé de façon étanche aveo ladite chambre, un creuset logé dans ledit élément de réception et adjacent audit moule de coulée, des moyens de chauffage par induction extérieurement associés audit élément de réception, ainsi que des moyens de refroidissement de ladite chambre et desdits moyens de chauffage par induction. 2) Pbur électronique selon la revendication l, caractérisé par le fait que ledit élément de réception est constitué par un élément sensiblement cylindrique présentant à son extrémité en communication avec ladite chambre, une bride pouvant être associée par des moyens de fixation à ladite chambre, avec interposition d'une garniture en matériau caoutchouteux. 3) Four électronique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend, en correspondance des parois auxquelles est associé ledit élément de réception, un intervalle dans lequel circule un liquide de refroidissement. 4) Four électronique selon l'une quelconque des revendications préce- dentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de chauffage par induction eont constitués par une bobine électrique, connectée electriquement à un générateur d'énergie électrique enroulé extérieurement autour dudit élément de réception. 5) Four électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le conducteur constituant ladite bobine électrique est placé à l'intérieur d'un tube dans lequel circule un liquide de refroidissement. 6) F3ur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite chambre présente, du c8té opposé à celui sur lequel est prévu ledit élément de réception, un couvercle de fermeture associé d'une manière étanche à ladite chambre, dans lequel circule ledit liquide de refroidissement. 7) Four électronique selon l'une queloonque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite chambre constituée en un matériau métallique et le cylindre oontenant ledit moule de coulée, sont coupés longitudinalement et que les les deux parties sont isolées entre elles électriquement pour augmenter le rendement dudit four.