INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le dispositif comprend au moins un moyen de chauffage 5 apte à mettre en fusion les éléments métalliques 8. Le moyen de chauffage 5 est préférentiellement choisi parmi les chauffages par induction, par arc électrique, par faisceau laser ou encore par faisceau d’électrons. A titre d’exemple, selon un mode de réalisation du dispositif où l’injection est une injection verticale et les éléments métalliques 8 sont chargés à l’état solide, le moyen de chauffage 5 est préférentiellement situé au-dessous du moule 1, constitué par exemple par des spires d’induction coaxiales à chacun des pistons 4, enroulées par exemple en cylindre ou en tronc de cône. Selon ce mode de réalisation, les éléments métalliques 8 peuvent être mis en fusion rapidement et de façon homogène sachant que la majeure partie de ces éléments 8 peut se situer directement dans l’espace chauffé par le moyen de chauffage 5. En effet, comme indiqué précédemment, seules les faces inférieures des éléments métalliques 8 prend appui sur la surface de la face d’extrémité 9 supérieure de chacun des pistons 4. Sous l’effet des tensions de surface, les éléments métalliques 8 en fusion, bien qu’à l’état liquide, prennent substantiellement la forme d’une sphère, généralement aplatie et ne dépassent pas latéralement de ladite face d’extrémité 9.
Le dispositif peut comprendre en outre un moyen de chauffage et/ou de refroidissement d’au moins une partie de chacun des pistons 4, cette partie étant la plus proche de leur face d’extrémité 9 supérieure.
Avantageusement, le moule 1 est équipé de moyens contrôlés de chauffage et/ou de refroidissement (non représentés) afin que la matière constituant la pièce moulée en AMA obtenue dans la ou les empreintes 2 ne cristallise pas et qu’après extraction, ladite pièce présente les caractéristiques d’un verre métallique, c’est-à-dire les caractéristiques d’un métal ou d’un alliage métallique amorphe ou au moins partiellement amorphe ou majoritairement amorphe.
Avantageusement, le dispositif d’injection comprend des éjecteurs 14 afin de pouvoir retirer facilement les pièces moulées et refroidies à l’issue du procédé d’injection. Les éjecteurs 1’ peuvent par exemple être des pistons et/ou des buses d’air sous pression.
Le dispositif comprend un système multipiston 6. L’injection simultanée d’éléments métalliques 8 en fusion de volume aptes à former une ou plusieurs pièces moulées en AMA de bonne qualité paraissait jusqu’alors une excellente solution technique pour augmenter la productivité des procédés d’injection et/ou pour imaginer réaliser des pièces moulées en AMA de plus gros volume tout en maintenant une excellente qualité d’amorphisation de l’alliage mais paraissait également peu réaliste à adapter à un dispositif d’injection. En effet, les actionneurs de pistons sont des systèmes complexes et encombrants et les présents inventeurs ont constatés que leur fonctionnement simultané était difficilement réalisable. Cette difficulté est encore plus importante notamment dans le cas où le dispositif ne comprend qu’une seule une empreinte de gros volume. De plus, cela implique l'utilisation de multiples actionneurs, engendre un système de gestion des actionneurs extrêmement complexe et un coût financier très élevé. Il est donc proposé un système multipiston 6 comprenant au moins deux pistons d’injection 4 dont les axes principaux respectifs sont alignés chacun à l’axe principal de leur chambre d’injection 3 correspondante et un support 7 coopérant avec chacun des pistons d’injection 4. Le support 7 et/ou le moule 1 sont ainsi aptes à se déplacer le long d’un axe parallèle aux axes principaux des pistons d’injection 4 à l’aide d’un actionneur 13 unique déplaçant le support 7 ou le moule 1 ou de deux actionneurs 13 uniquement aptes à déplacer simultanément ou séparément l’un le support 7 et l’autre le moule 1 de façon à permettre le fonctionnement du dispositif d’injection (chargement, optionnellement mise en fusion des éléments métalliques, injection concomitante des différents éléments métalliques 8 dans les chambres d’injection 3).
Un tel système multipiston 6 permet de résoudre les problèmes de l’art antérieur. Il peut être en effet actionné par un actionneur 13 unique permettant ainsi le déplacement relatif du support 7, et donc des pistons d’injection 4 simultanément, et du moule 1 le long d’un axe parallèle aux axes principaux des pistons d’injection 4. Dans une variante de réalisation, l’actionneur 13 peut être positionné au niveau du moule 1 de façon à permettre le déplacement relatif du moule 1 et du support 7, et donc des pistons d’injection 4 simultanément, le long d’un axe parallèle aux axes principaux des pistons d’injection 4. Dans une autre variante encore mais dans le même objectif, un actionneur 13 peut être positionné au niveau du moule 1 et un second au niveau du support 7. L’actionneur 13 peut être tout moyen d’entraînement en translation tel que, notamment, un vérin, un système de vis-écrou ou encore un système vis à billes.
Selon un mode de réalisation avantageux, illustré aux figures 4 et 5, chaque piston d’injection 4 du dispositif comprend un système d’amortissement précontraint 10 apte à exercer, lorsque le piston d’injection 4 est en position d’injection, un effort sur l’élément métallique 8 en fusion correspondant audit piston d’injection 4 ( ). Cet effort, compris dans une plage d’effort déterminée, peut ainsi être différent de celui du ou des autres pistons d’injection 4.
Un tel système d’amortissement précontraint 10 permet de s’assurer que, dans tous les cas, une pression minimale (fixée par l’utilisateur avec la précontrainte) sera appliquée sur les éléments métalliques en fusion 14 dans chacune des chambres d’injection 3. En effet, un écart de hauteur, même faible (tolérances dimensionnelles) des pistons 4 entre eux ou des chambres d’injection 3, de masse des différents éléments métalliques 8 et/ou de tout autre élément dudit dispositif peut faire qu’une empreinte 2 du moule 1 se remplisse avant les autres. En l’absence de système d’amortissement 10, les autres pistons 4, coopérant que les autres empreintes 2 non totalement remplies, peuvent alors se retrouver boqués et lesdites empreintes 2 resteront alors partiellement remplies. L’activation d’au moins un des systèmes d’amortissement précontraint 10 permet alors de générer un mouvement relatif du piston associé à ce système par rapport aux autres. Les autres pistons 4 peuvent ainsi poursuivre leur course jusqu’au remplissage complet de leur empreinte. De la même manière, dans le cas d'une empreinte 2 reliée à au moins deux chambres d’injection 3, les systèmes d’amortissement 10 permettent d’appliquer une pression minimale sur l’alliage dans chacune des chambres d’injection 3 et d’assurer une mise en pression homogène de l’alliage dans l’empreinte 2. Avantageusement, les précontraintes des systèmes d’amortissement 10 sont définies de façon à générer une pression sur l’alliage lors de l’injection supérieure à 5 MPa, préférentiellement comprises entre 5 MPa et 300 MPa, encore plus préférentiellement entre 10 MPa et 250 MPa.
Le système d’amortissement précontraint 10 est avantageusement choisi parmi : les ressorts mécaniques (type ressort hélicoïdales, rondelles ressort), un système utilisant un gaz sous pression (vérin à gaz) et un système utilisant un fluide sous pression (vérin hydraulique).
Bien que les modes de réalisation illustrés dans le présent document correspondent à des dispositifs d’injection verticale, l’invention n’est pas limitée à ce seul mode d’injection. Ainsi, la direction d’injection peut être verticale et le sens d’injection de bas en haut ou de haut en bas, horizontale ou encore inclinée d’un angle compris entre 0 et 90 degrés par rapport à la verticale. Préférentiellement, la direction d’injection est verticale et, plus préférentiellement encore, la direction d’injection est verticale et le sens d’injection de bas en haut.
Il est maintenant fait référence à la . La illustre un dispositif d’injection comprenant une empreinte 2 unique. Différentes chambres d’injection 3 sont reliées à une seule empreinte 2 de façon à pouvoir produire une pièce en AMA de gros volume et d’excellente qualité. L’injection simultanée n’était en effet pas envisageable jusqu’alors industriellement. En effet, la gestion simultanée de moyens de mise en translation des différents pistons d’injection 4 et/ou du moule 1 est extrêmement complexe et ces différents moyens de mise en translation sont trop encombrants pour permettre un montage aisé sur un dispositif d’injection industriel. Les présents inventeurs ont cependant mis au point un système multipiston 6 comprenant un support 7 sur lequel sont montés les pistons d’injection 4. La mise en translation relative du moule 1 et du système multipiston 6 peut ainsi être effectuée par un actionneur 13 unique. Dans un mode de réalisation alternatif, plusieurs actionneurs 13 peuvent être inclus dans le dispositif, par exemple un pour la mise en translation du moule 1 et l’autre pour la mise en translation du système multipiston 6. Dans un mode de réalisation compatible avec le précédent, il peut exister plusieurs système multipiston 6, chacun étant mis en translation par un actionneur 13 propre.
Le circuit électrique principal (ou « haute tension ») CEP est connecté, d’une part, à la batterie rechargeable BP via le dispositif d’interface DI, et, d’autre part, à des équipements électroniques, comme par exemple le convertisseur CV et la machine motrice électrique MME. Il permet aussi la recharge de la batterie rechargeable BP par une source d’alimentation externe et temporairement couplée à un connecteur de recharge CR du véhicule V. Ce circuit électrique principal CEP comprend donc au moins un circuit d’alimentation P1 assurant le couplage entre la batterie rechargeable BP et au moins les machine motrice électrique MME et convertisseur CV, et un circuit de recharge P2 connecté au connecteur de recharge CR et permettant de recharger la batterie rechargeable BP via une source d’alimentation externe et temporairement couplée au connecteur de recharge CR via un câble de recharge.
Le convertisseur CV peut être aussi chargé pendant les phases de roulage du véhicule V de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie rechargeable BP pour alimenter en courant électrique converti le réseau de bord RB et la batterie de servitude BS (pour la recharger).
On notera, comme illustré non limitativement sur la , que le convertisseur CV peut faire partie du chargeur CH qui comprend aussi un calculateur de chargeur CA chargé, au moins, de contrôler les recharges de la batterie rechargeable BP.
On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que les batteries amovibles BA j sont destinées à fournir de l’énergie électrique en complément de celle fournie par la batterie rechargeable BP, pour augmenter l’autonomie kilométrique totale du véhicule V. Une fois installée dans un logement prédéfini du véhicule V, une batterie amovible BA j est donc couplée au circuit électrique principal CEP, et éventuellement au convertisseur CV. La non installation d’une batterie amovible BA j dans un logement prédéfini n’empêche pas, ici, le fonctionnement du véhicule V.
Mais dans certains véhicules, les batteries amovibles BA j peuvent remplacer la batterie rechargeable BP (qui donc n’est pas présente) et/ou la batterie de servitude BS.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le véhicule V comprend quatre logements prédéfinis LP k (k = 1 à 4) ayant chacun une position connue au sein du véhicule V et dans lesquels sont installées temporairement et respectivement quatre batteries amovibles BA j (j = 1 à 4). Dans ce cas, deux batteries amovibles BA 1 et BA 2 sont installées dans deux logements prédéfinis LP 1 et LP 2 situés dans la partie gauche du soubassement du véhicule V et accessibles via au moins un volet d’accès installé sur le côté inférieur gauche du soubassement, et deux autres batteries amovibles BA 3 et BA 4 sont installées dans deux logements prédéfinis LP 3 et LP 4 situés dans la partie droite du soubassement du véhicule V et accessibles via au moins un volet d’accès installé sur le côté inférieur droit du soubassement. Mais le nombre de batteries amovibles BA j peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à deux.
On notera également qu’une fois installée dans un logement prédéfini LP k du véhicule V une batterie amovible BA j a un état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) qui est déterminable notamment à partir de mesures effectuées par des moyens de mesure de courant et/ou tension (non illustrés) associés à ce logement prédéfini LP k .
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de fourniture d’informations destiné à permettre la fourniture à un usager du véhicule V d’informations relatives aux batteries amovibles BAj pouvant être installées dans ce véhicule V.
Fig. 10 représente une courbe de flexion 3 points obtenue lors des essais mécaniques permettant d’évaluer la limite élastique, σel, et la contribution plastique à la flèche, fp, des échantillons en alliage métallique amorphe.
On précise ici qu’une structure métallurgique est dite « totalement amorphe » au sens de la présente invention lorsqu’une analyse par diffraction des rayons X telle que décrite ci-dessous ne met pas en évidence de pic de cristallisation. Une structure métallurgique est dite « partiellement amorphe » au sens de la présente invention lorsqu’une analyse par diffraction des rayons X telle que décrite ci-dessous met en évidence quelques pics de cristallisation. Sauf spécification contraire, le terme « amorphe » est utilisé tant pour les alliages dits « totalement amorphes » que pour les alliages dits « partiellement amorphes » au sens de l’invention. Une telle évaluation du caractère amorphe d’un alliage métallique est détaillée dans l’article Cheung et al., 2007 (Cheung et al. (2007) « Thermal and mechanical properties of Cu–Zr–Al bulk metallic glasses) » doi:10.1016/j.jallcom.2006.08.109). Elle permet de faire une analyse moyenne sur une surface et de s’affranchir des quelques défauts métallurgiques inévitables, tout en analysant uniquement les cristaux de taille significative, c’est-à-dire supérieure à quelques nanomètres et/ou en quantité significative. Des figures de la demande WO2020/128170 A1 représentent une analyse DRX telle que décrite précédemment. Ces figures montrent l’intensité du faisceau diffracté en fonction de l’angle entre le faisceau incident et le faisceau diffracté. La demande WO2020/128170 A1 comprend une illustration d’une analyse DRX d’un alliage métallique à l’état « totalement amorphe », la fraction amorphe étant très largement majoritaire par rapport à la fraction cristalline. La demande WO2020/128170 A1 comprend une illustration d’une analyse similaire réalisée sur un alliage à l’état « partiellement amorphe », la fraction amorphe étant majoritaire par rapport à la fraction cristalline. Sur cette figure, on retrouve la bosse caractéristique des structures amorphes, mais avec la présence également de pics. La demande WO2020/128170 A1 comprend également une illustration d’une analyse similaire réalisée sur un alliage cristallin, la fraction cristalline étant majoritaire par rapport à la fraction amorphe. Sur cette dernière figure, la bosse caractéristique des AMAs n’est pas présente et les pics de cristallinité sont bien visibles.
On entend ici par « capacité de déformation élastique, εe » la déformation maximale réversible qu’un matériau peut subir. Au-delà de cette valeur, le matériau cassera ou se déformera plastiquement (déformation irréversible). La déformation élastique est exprimée en % et est déterminée lors d’un essai de flexion. Ainsi, selon la présente description, la limite élastique, σel, et la contribution plastique à la flèche, fp, sont évaluées comme suit. Les essais mécaniques sont réalisés sur une machine d’essai mécanique DY34 (Adamel Lhomargy). Ce sont des essais de flexion 3 points dans la direction de l’épaisseur de l’échantillon. Les paramètres de l’essai sont les suivants : - Longueur entre appuis L=10 mm - Largeur échantillon b=10 mm - Epaisseur échantillon h=0,50 mm - Longueur échantillon l=15 mm - Vitesse de traverse v=0,005 mm/s La courbe de flexion 3 points présente une première partie élastique linéaire puis un plateau plastique, comme illustré à la . La limite élastique, σel, est calculée selon la formule 1 suivante : [Math. 1] où Fe est calculé selon la formule 2 suivante : [Math. 2] avec - Fmax : la valeur de force maximale enregistrée au niveau du plateau de force. La contribution plastique à la flèche, fp, est calculée selon la formule 3 suivante : [Math. 3] avec - fe est la flèche atteinte à un niveau de contrainte correspondant à la limite élastique, soit 2Fmax/3 ; et - fr est la flèche à rupture. La capacité de déformation élastique, ε e, est calculée selon la formule 4 suivante : [Math. 4] -
Le dispositif d’injection est spécifiquement adapté à la production d’au moins une pièce moulée en alliage métallique amorphe. Il comprend un moule 1 présentant au moins deux chambres d’injection 3 reliées à au moins une empreinte 2. Le dispositif permet ainsi de produire de nombreuses pièces simultanément et/ou de produire des pièces en AMA de gros volume qu’il n’était pas possible de produire jusqu’alors. Pour la réalisation de pièces de gros volume et de bonne qualité au moins deux chambres d’injection 3 peuvent être reliées à une seule empreinte 2. Dans un mode de réalisation, le moule 1 ne comprend qu’une empreinte 2 unique, chacune des chambres d’injection 3 étant donc reliées à cette seule empreinte 2. Ce mode de réalisation est illustré aux figures 6 et 7.
Le dispositif d’injection comprend au moins un moyen de chauffage 5 apte à mettre en fusion des éléments métalliques 8. Les éléments métalliques 8 sont chargés dans le dispositif d’injection sous forme liquide ou solide, préférentiellement les éléments métalliques 8 sont chargés sous forme solide. Ce mode préféré est illustré aux figures 1 et 7.
Au sens de la présente invention, on entend par « chargement des éléments métalliques 8 » ou « éléments métalliques 8 chargés » dans le dispositif, le fait d’introduire lesdits éléments métalliques 8 dans le dispositif afin qu’ils puissent ensuite être injectés, via les pistons d’injection 4 dans les chambres d’injection 3 et la ou les empreintes 2 du moule 1.
Il est maintenant fait référence aux figures 1 à 3 pour illustrer un mode de réalisation de l’invention. Ainsi, les éléments métalliques 8 peuvent être chargés sous forme solide. Les éléments métalliques 8 peuvent ainsi se présenter sous la forme d’un grain de forme plus ou moins sphérique composé d’une matière apte à former un verre métallique. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le dispositif d’injection correspond à un dispositif d’injection verticale. La position de chargement illustré à la est telle que les faces d’extrémité 9 supérieures des pistons se situent en-dessous du moule 1 et du moyen de chauffage 5. Dans cette position de chargement, les éléments métalliques 8 à l’état solide sont déposés sur la face d’extrémité 9 supérieure des pistons d’injection 4.
La face d’extrémité 9 supérieure des pistons d’injection 4 comprend une forme centrale en creux 11 et un rebord périphérique 12 apte à empêcher les éléments métalliques 8 de tomber de la face d’extrémité 9 des pistons 4. Par exemple, la forme centrale en creux 11 peut se présenter sous la forme d’une calotte sphérique, telle que représentée, ou sous la forme d’un cône ou d’une cuvette à fond radial et à paroi périphérique tronconique. La majeure partie de chacun des éléments métalliques 8 est située au-dessus de la face d’extrémité 9 d’un piston d’injection 4, à l’extérieur de la forme centrale en creux 11.
Selon une variante de réalisation, l’opération de chargement, c’est-à-dire de dépose de chacun des éléments métalliques 8 sur une face d’extrémité 9 d’un piston 4, peut être réalisée par un bras manipulateur.
Selon une autre variante de réalisation, l’opération de chargement peut être réalisée de la manière suivante. On amène une bague de confinement au-dessus et à faible distance de la face d’extrémité 9 d’un piston 4, on amène l’extrémité inférieure d’une gouttière inclinée au-dessus de l’espace créé par la bague de confinement. On dépose un élément métallique 8 dans une partie haute de la gouttière. L’élément métallique 8 glisse par gravité dans la gouttière et s’introduit dans l’espace créé par la bague de confinement qui l’empêche de tomber, l’élément métallique 8 se plaçant au-dessus de la forme centrale en creux 11. Après quoi, on retire la gouttière et on retire la bague de confinement, sans heurter l’élément métallique 8 déposé.
A titre indicatif, le volume d’un élément métallique 8 peut être d’environ un dixième de millilitre à cinq millilitres.
Après quoi, les pistons 4 sont déplacés en translation vers le haut jusqu’à une position intermédiaire illustrée sur la , dans laquelle les éléments métalliques 8 sont situés dans l’espace intérieur du moyen de chauffage 5, par exemple à l’intérieur des spires d’un moyen de chauffage 5 à induction.
Après quoi, grâce à l’action du moyen de chauffage 5, les éléments métalliques 8 sont chauffés jusqu’à ce qu’ils passent à un état en fusion. Sous l’effet des tensions de surface, les éléments métalliques 8 en fusion, bien que à l’état liquide, prennent substantiellement la forme d’une sphère, généralement aplatie, qui prend appui et prend naturellement une position centrale sur la forme centrale en creux 11. La surface de la face d’extrémité 9 supérieure des pistons d’injection 4 est telle que l’élément métallique 8 en fusion, situé sur chacune de ces surfaces, ne dépasse pas latéralement de ladite face d’extrémité 9.
Après quoi, les pistons 4 sont déplacés depuis la position intermédiaire en direction de leur chambre d’injection 3 respective. Selon un mode de réalisation alternatif éventuellement compatible avec le précédent, le moule 1 est déplacé en direction des pistons 4.
Au sens de l’invention, une telle distance minimale est mesurée selon la normale à la paroi de la cuve la plus proche de l’électrode, et qui passe par cette dernière. A noter que les mouvements de convection du bain de verre générés à proximité de chaque électrode tendent à corroder la paroi attenante de la cuve. L’éloignement de l’électrode de la cuve permet donc de limiter cette usure prématurée de la paroi de cuve.
Selon un mode de réalisation particulier, chacune desdites électrodes comprend un bras de projection horizontale, préférentiellement de section carrée, dont l’étendue horizontale est supérieure à 2000 mm, préférentiellement supérieure à 2500 mm, préférentiellement supérieure à 3000 mm, préférentiellement supérieure à 3500 mm, préférentiellement supérieure à 3700 mm, préférentiellement supérieure à 3900 mm.
La mise en œuvre d’un bras d’électrode de section carrée confère à cette dernière une meilleure résistance à la flexion. Ceci est d’autant plus utile que le bras d’électrode est long. Un bras d’électrode long permet en particulier d’éloigner davantage l’électrode de la paroi de cuve attenante, afin de limiter l’usure de cette dernière.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite installation électrique est adaptée de sorte que toutes les paires d’électrodes connectées à un même groupe de sortie dudit transformateur diphasé sont alimentées en un courant électrique de même tension.
Selon un mode de réalisation particulier, le four verrier est totalement électrique, et comprend préférentiellement une voûte froide (5).
Au sens de l’invention, un four est dit « totalement électrique » au sens que la totalité d’énergie de chauffage apportée au bain de verre est de nature électrique. Un tel four est ainsi dépourvu de brûleurs de chauffage.
Selon un mode de réalisation particulier, le four verrier comprend une pluralité desdits transformateurs diphasés, préférentiellement trois.
La mise en œuvre d’une pluralité de transformateurs diphasés est particulièrement adaptée pour l’alimentation en électricité de fours de grande taille, pour lesquels la mise en œuvre d’un système diphasé est particulièrement avantageuse.