EP0805980A1 - Dispositif de determination de la proprete d'un alliage metallique - Google Patents
Dispositif de determination de la proprete d'un alliage metalliqueInfo
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- G01N33/20—Metals
- G01N33/205—Metals in liquid state, e.g. molten metals
Definitions
- the present invention relates to a method and a device for determining the cleanliness of a metal alloy.
- the object of the invention is to make it possible to determine whether, in a metal alloy, the content of impurities and in particular of oxides resulting from the production of the alloy is unacceptable, acceptable or very low in order to determine whether the alloy in question is usable or not. This problem arises, in particular but not exclusively, in the case of aluminum alloys.
- These impurities resulting from the development of the alloy, in particular of aluminum, can consist essentially of oxides.
- salts, carbides, nitrides, borides and sludges can also be found in the form of particles or a kind of skin forming on the alloy.
- spectroscopic emission different types of chemical analysis, for example by gas chromatography.
- volumetric analysis by centrifugation or filtration techniques or even non-destructive techniques, such as the use of ultrasound or techniques based on the use of X-rays.
- An object of the present invention is to provide a method and a device for determining the impurities in a metal alloy which make it possible to carry out this determination quickly in continuity with the development of the alloy.
- the device for determining the cleanliness of a metal alloy is characterized in that it comprises:
- a shell defining a generally flared container with a vertical axis having an open upper end and a lower end defining an orifice of reduced dimensions
- the filter is an extruded ceramic filter. More preferably, this filter has a porosity of the order of 300 CSI (cell per square inch).
- the device for determining the cleanliness of the alloy is mounted on a mobile carriage.
- the shell and an ingot mold used to recover the alloy having passed through the filter and to determine the quantity thereof are pivotally mounted with respect to the chassis of the carriage around horizontal axes.
- the invention also relates to a method for determining the cleanliness of a metal alloy, characterized in that it comprises the following steps:
- a predetermined quantity of the liquid alloy to be tested is introduced into a flared shell initially brought to a second predetermined temperature, said alloy being at a first predetermined temperature, said shell having a bottom provided with an orifice closed by a filter through which the alloy;
- FIG. 1 is a detail view in vertical section showing, on the one hand, the filtering shell and, on the other hand, the alloy recovery mold;
- FIG. 2 is an example of a calibration curve for the purity of the alloy as a function of the quantity of alloy having passed through the filter;
- FIG. 3 shows a preferred embodiment of the device for determining the cleanliness of the alloy mounted on a mobile carriage
- - Figure 4 shows an intermediate step of using the device according to Figure 3;
- FIG. 5 is a diagram illustrating the use of the device of Figure 1.
- the principle of the invention consists in introducing, into a generally flared shell with a vertical axis, a quantity of the alloy to be tested, this alloy being at a predetermined initial temperature.
- the shell is maintained at a predetermined temperature and the alloy flows through a filter, the characteristics of which will be given in more detail later.
- the quantity of alloy having passed through the filter is collected in an ingot mold in order to determine the volume of alloy having passed through the filter before it is clogged by impurities and, of course, different techniques for measuring the amount of alloy having passed through the filter can be considered.
- the device for determining the cleanliness of the alloy essentially consists, in the embodiment considered, of a filtration shell 10 and of an ingot mold 12 for recovering the filtered alloy. More specifically, the shell 10 defines a flared container 14 whose axis XX 'is vertical. The container 14 decreases in section downwards. The lower part of the shell 10 is completed by a plate 16, preferably removable, defining an orifice of calibrated section 18 communicating with the lower part of the flared container 14. Below the orifice 18 is removably attached a filter 20 which is tightly pressed against the underside 16a of the plate 16, for example using a flange 22 and a spring system 24.
- the filter 20 could be fixed by differently on the lower end of the shell 10 provided that the filter 20 closes the entire orifice 18 and that it is fixed in leaktight manner with respect to the shell.
- the shell 10 comprises a temperature regulation system 26 which may for example consist of a heating resistor 28.
- This temperature regulation system 26 serves to maintain the shell at a constant predetermined temperature before the whole operation of determining the cleanliness of the alloy. In fact the shell will have a higher temperature due to the calorific contribution of the alloy.
- the shell is open at the top and therefore there is atmospheric pressure.
- the determination device also comprises an ingot mold 12 disposed below the filter 20, the ingot mold 12 serving to collect the entire fraction of the alloy which has passed through the filter 20 before the clogging thereof by the impurities contained in the alloy.
- the bottom 30 of the mold 12 is level. It thus determines for example a lower volume V4, a first intermediate volume V3, a second intermediate volume V2 and an upper volume VI.
- the stage bottom of the ingot mold makes it possible to visually and easily determine an approximation of the volume and therefore of the weight of the alloy having passed through the filter by looking at which step of the stage bottom is the free surface of the alloy in ingot mold 12.
- the ingot mold could define a different number of volumes and therefore include a different number of steps, this ingot mold thus giving other approximations on the cleanliness of the alloy.
- the filter 20 is an extruded ceramic filter whose pores are substantially perpendicular to the main faces 20a and 20b of the filter. More preferably, this filter has a porosity expressed in CSI of the order of 300.
- the CSI is the number of cells per square inch.
- the flow of the alloy through the filter is done by simple gravity.
- the shell 10 is maintained by the regulation system 28 at a temperature between 450 and 350 ° C and more preferably between 420 and 430 * C.
- the metal when it is introduced into the shell 10 is maintained at a maximum temperature of 790 * and minimum of 750 * in the case of the alloy mentioned above.
- the surface of the cross section of the orifice 18 is equal to 1 cm 2 .
- FIG. 2 gives a calibration curve C which makes it possible to relate the weight P of alloy collected in the ingot mold 12, that is to say the weight of alloy having passed through the filter, as a function of cleanliness of the PA alloy expressed in mm 2 / kg in the case of the A-S7G alloy. Using this curve, it is therefore possible to associate a weight of cleanliness with the weight of alloy having passed through the filter. More precisely, it is possible to determine different cleanliness zones corresponding to criteria associated with the different uses of the alloy. These zones correspond to the volumes defined by the steps of the mold in FIG. 1.
- the method and the device of the invention can be applied to the determination of the cleanliness of other alloys such as copper alloys, cast irons. It will then be necessary to adapt the specific parameters described above to the particular case of the alloy. These parameters are the first and second temperatures as well as the structure and porosity of the filter.
- the shell must be maintained, before the test, at a temperature of between 100 and 500 ° C. depending on the nature of the alloy.
- the initial temperature of the alloy to be tested must be within a range going from Tl + 50'C to Tl + 250 # C, ⁇ being the liquidus temperature of the alloy. Depending on the alloy to be tested, this temperature will be between 650 * and 850 * C.
- the filter With regard to the filter, its nature must be adapted to the temperatures involved. For example, in the case of cast iron, the filter will be made of more refractory material.
- the device comprises a movable carriage 50 on which are mounted one above the other respectively the shell 10 and the ingot mold 12.
- the shell 10 is pivotally mounted around a horizontal axis 52 linked to the chassis 54 of the carriage 50 and a handle 56 allows the shell 10 to pass from its vertical axis position of use to an inverted position allowing the unloading of the alloy residue after the end of the test operation.
- the mold 12 is pivotally mounted about a horizontal axis 58, which allows the mold 12 to be emptied by pivoting when the test has been completely carried out.
- On the carriage 50 is also mounted an electrical power supply 60 which supplies on the one hand the digital display 62 of a thermometric probe 64 making it possible to measure the temperature of the alloy at the moment when it is introduced into the shell 10.
- a temperature control system 66 is provided for regulating the temperature of the shell 10 via the heating collar 28. It is understood that thus the movable carriage 50 includes all the elements necessary for carrying out the test on the cleanliness of the alloy.
- FIG. 4 there is shown an intermediate step of the test operation.
- the shell 10 and the ingot mold 12 are in the position of use, that is to say that their axes are vertical, and a spoon 70 has been represented with the aid of which the desired quantity of liquid alloy has been taken. necessary for the test, this spoon 70 serving to gradually pour the alloy into the flared container 14 of the shell 10.
- the alloy contained in the spoon 70 is measured at temperature using the thermometric probe 64.
- the device can be used with two different dimensions of the filter section defined by the orifice 18.
- the modification of the section is achieved by changing the plate 16 located under the shell 10, each plate having a suitable section orifice.
- the table in FIG. 5 specifies the temperature ranges of the different aluminum alloys for each of the two filter sections which make it possible to carry out cleanliness measurements with suitable sensitivity.
- the small filtering section is 1 cm 2 .
- the large filter section is 2 cm 2 .
- the founder To calibrate the alloy cleanliness determination device, the founder first performs a reference measurement with a bath whose oxidation state does not cause a waste thereof attributable to the presence of too much of oxides. Then, the routine measurements for this same alloy produced at the same temperature make it possible to compare the number of steps filled with the mold with that of the reference measurement.
- the determination device shown in FIG. 3 is particularly advantageous since it is completely autonomous, comprising the ingot mold and the shell as well as all of the temperature control or regulation elements.
- the entire device can be brought near the melting furnace, the holding furnace or the transfer pocket in which the alloy is contained.
- the mold and the shell are pivotally mounted around horizontal axes, it is easy to empty these two containers after the tests have been carried out.
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de détermination de la propreté d'un alliage métallique, notamment d'alliage d'aluminium. Il comprend une coquille (10) définissant un récipient (14) de forme générale évasée à axe vertical présentant une extrémité inférieure définissant un orifice (18) de dimensions réduites, un filtre (20) obstruant la totalité dudit orifice, des moyens (26, 28) pour porter initialement ladite coquille à une première température prédéterminée, des moyens pour introduire une quantité prédéterminée de l'alliage à tester dans ledit récipient, ladite quantité d'alliage étant initialement à une deuxième température prédéterminée, par quoi ledit alliage s'écoule par gravité à travers ledit filtre jusqu'au colmatage de celui-ci par les impuretés de l'alliage, et des moyens (12) pour recueillir et mesurer le volume d'alliage ayant traversé ledit filtre avant son colmatage par les impuretés contenues dans l'alliage.
Description
Dispositif de détermination de la propreté d'un alliage métallique
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de détermination de la propreté d'un alliage métallique.
De façon plus précise, l'objet de l'invention est de permettre de déterminer si, dans un alliage métallique, la teneur en impuretés et notamment en oxydes résultant de l'élaboration de l'alliage est inacceptable, acceptable ou très faible afin de déterminer si l'alliage en question est utilisable ou non. Ce problème se pose, en particulier mais non exclusivement, dans le cas des alliages d'aluminium.
Ces impuretés résultant de l'élaboration de l'alliage, notamment d'aluminium, peuvent consister essentiellement en des oxydes.
Cependant, on peut également trouver des sels, des carbures, des nitrures, des borures et des boues sous forme de particules ou d'une sorte de peau se formant sur l'alliage.
On comprend qu'il est nécessaire, ou au moins souhaitable, après l'élaboration d'un alliage de s'assurer que celui-ci ne comporte pas une trop forte teneur en impuretés, ce qui rendrait son utilisation difficile ou impossible pour la réalisation de certains types de pièces sollicitées par des contraintes mécaniques élevées.
Différents procédés ont été utilisés pour déterminer cette teneur en impuretés. Ces différentes méthodes sont : l'émission spectros- copique, différents types d'analyse chimique, par exemple par chromatographie gazeuse. Un autre type de mesure est l'analyse volumétrique par des techniques de centrifugation ou de fïltration ou encore des techniques non destructives, telles que l'utilisation d'ultrasons ou des techniques basées sur l'utilisation de rayons X.
Dans le groupe des techniques par fïltration, on peut citer en particulier le procédé de la société ALCAN dénommé PODFA qui est basé sur le principe suivant : environ 2 kg de l'alliage sont prélevés directement sous forme fondue. On fait passer cet alliage à tester à travers un filtre. Les résidus dans le filtre sont alors sélectionnés verticalement le long du plan central et préparés pour une analyse métallographique. Cette analyse permet de déterminer la concentration d'impuretés ou d'inclusions exprimées en mm2 par kilo. Pour provoquer
le passage de l'alliage à travers le filtre, il est nécessaire d'appliquer sur la surface libre de l'alliage dans le récipient qui le contient une pression d'air suffisante.
Cependant, on comprend que cette technique à base de filtre nécessite ultérieurement une analyse métallographique qui requiert un certain temps et qui ne permet donc pas une analyse véritablement instantanée en cours d'élaboration de l'alliage.
Un objet de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif de détermination des impuretés dans un alliage métallique qui permettent d'effectuer cette détermination rapidement en continuité avec l'élaboration de l'alliage.
Pour atteindre ce but, le dispositif de détermination de la propreté d'un alliage métallique se caractérise en ce qu'il comprend :
- une coquille définissant un récipient de forme générale évasée à axe vertical présentant une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure définissant un orifice de dimensions réduites,
- un filtre obstruant la totalité dudit orifice,
- des moyens pour porter initialement ladite coquille à une première température prédéterminée, - des moyens pour introduire une quantité prédéterminée de l'alliage liquide à tester dans ledit récipient, ladite quantité d'alliage étant initialement à une deuxième température prédéterminée, par quoi ledit alliage s'écoule par la seule gravité à travers ledit filtre jusqu'au colmatage de celui-ci par les impuretés contenues dans ledit alliage, et - des moyens pour recueillir et mesurer le volume d'alliage ayant traversé ledit filtre avant son colmatage par les impuretés contenues dans l'alliage, par quoi on en déduit la propreté dudit alliage.
On comprend que la mise en oeuvre de ce dispositif est très simple puisqu'il suffit de prélever un échantillon de l'alliage en cours d'élaboration, d'introduire celui-ci dans le récipient obturé par le filtre et de mesurer par tout moyen convenable la quantité d'alliage ayant traversé le filtre avant son colmatage par les impuretés étant entendu que la coquille constituant le récipient est maintenue à une température prédéterminée. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, dans le cas d'un alliage d'aluminium, le filtre est un filtre extradé en céramique.
De préférence encore, ce filtre présente une porosité de l'ordre de 300 CSI (cellule par square inch).
De préférence encore, le dispositif de détermination de la propreté de l'alliage est monté sur un chariot mobile. La coquille et une lingotière servant à récupérer l'alliage ayant traversé le filtre et à en déterminer la quantité sont montés pivotants par rapport au châssis du chariot autour d'axes horizontaux.
Ainsi, l'utilisation du dispositif est très aisée.
L'invention concerne également un procédé de détermination de la propreté d'un alliage métallique caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on introduit dans une coquille évasée portée initialement à une deuxième température prédéterminée une quantité prédéterminée de l'alliage liquide à tester, ledit alliage étant à une première température prédéterminée, ladite coquille présentant un fond muni d'un orifice obturé par un filtre traversé par l'alliage ;
- on laisse s'écouler par gravité ledit alliage à travers ledit filtre ;
- on recueille la quantité d'alliage ayant traversé ledit filtre jusqu'à l'obtention du colmatage de celui-ci par les impuretés de l'alliage ; et
- on détermine le volume d'alliage recueilli, par quoi on en déduit la propreté dudit alliage.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue de détail en coupe verticale montrant, d'une part, la coquille de fïltration et, d'autre part, la lingotière de récupération de l'alliage ;
- la figure 2 est un exemple de courbe d'étalonnage de la pureté de l'alliage en fonction de la quantité d'alliage ayant traversé le filtre ;
- la figure 3 montre un mode préféré de réalisation du dispositif de détermination de la propreté de l'alliage monté sur un chariot mobile ;
- la figure 4 montre une étape intermédiaire d'utilisation du dispositif selon la figure 3; et
- la figure 5 est un diagramme illustrant l'utilisation du dispositif de la figure 1. Comme on l'a déjà indiqué, le principe de l'invention consiste à introduire, dans une coquille de forme générale évasée et à axe vertical, une quantité prédéterminée de l'alliage à tester, cet alliage étant à une température initiale prédéterminée. La coquille est maintenue à une température prédéterminée et l'alliage s'écoule à travers un filtre dont on donnera ultérieurement plus en détails les caractéristiques. La quantité d'alliage ayant traversé le filtre est recueillie dans une lingotière afin de déterminer le volume d'alliage ayant traversé le filtre avant son colmatage par les impuretés et, bien entendu, différentes techniques de mesure de la quantité d'alliage ayant traversé le filtre peuvent être envisagées.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on va décrire en détails un mode préféré de réalisation du dispositif de détermination de la propreté d'un alliage métallique.
Comme le montre la figure 1, le dispositif de détermination de la propreté de l'alliage se compose essentiellement, dans le mode de réalisation considéré, d'une coquille 10 de fïltration et d'une lingotière 12 de récupération de l'alliage filtré. Plus précisément, la coquille 10 définit un récipient de forme évasée 14 dont l'axe XX' est vertical. Le récipient 14 va en diminuant de section vers le bas. La partie inférieure de la coquille 10 est complétée par une plaque 16, de préférence amovible, définissant un orifice de section calibrée 18 communiquant avec la partie inférieure du récipient évasé 14. En-dessous de l'orifice 18 est fixé de façon amovible un filtre 20 qui est plaqué de façon étanche contre la face inférieure 16a de la plaque 16, par exemple à l'aide d'une bride 22 et d'un système de ressort 24. Il va cependant de soi que le filtre 20 pourrait être fixé de manière différente sur l'extrémité inférieure de la coquille 10 à condition que le filtre 20 obture la totalité de l'orifice 18 et qu'il soit fixé de façon étanche par rapport à la coquille. En outre, la coquille 10 comporte un système de régulation de température 26 qui peut par exemple consister en une résistance chauffante 28. Ce système de régulation de température 26 sert à
maintenir la coquille à une température prédéterminée constante avant toute l'opération de détermination de la propreté de l'alliage. En fait la coquille aura une température supérieure du fait de l'apport calorifique de l'alliage. La coquille est ouverte à sa partie supérieure et il y règne donc la pression atmosphérique.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif de détermination comporte également une lingotière 12 disposé en-dessous du filtre 20, la lingotière 12 servant à recueillir l'intégralité de la fraction de l'alliage qui a traversé le filtre 20 avant le colmatage de celui-ci par les impuretés contenues dans l'alliage. Afin de faciliter la détermination immédiate du volume ayant traversé le filtre, le fond 30 de la lingotière 12 est étage. Il détermine ainsi par exemple un volume inférieur V4, un premier volume intermédiaire V3, un deuxième volume intermédiaire V2 et un volume supérieur VI. On comprend que le fond étage de la lingotière permet de déterminer visuellement et aisément une approximation du volume et donc du poids de l'alliage ayant traversé le filtre en regardant à quelle marche du fond étage se trouve la surface libre de l'alliage dans la lingotière 12. Il va de soi que la lingotière pourrait définir un nombre différent de volumes et donc comporter un nombre différent de marches, cette lingotière donnant ainsi d'autres approximations sur la propreté de l'alliage.
Il va également de soi que d'autres modes de détermination du volume de l'alliage ayant traversé le filtre pourraient être mis en oeuvre. Dans un mode préféré de mise en oeuvre correspondant aux alliages d'aluminium et, notamment, à l'alliage A-S7G, le filtre 20 est un filtre en céramique extradée dont les pores sont sensiblement perpendiculaires aux faces principales 20a et 20b du filtre. De préférence encore, ce filtre présente une porosité exprimée en CSI de l'ordre de 300. Le CSI est le nombre de cellules par square inch.
On comprend également que l'écoulement de l'alliage à travers le filtre se fait par simple gravité. De préférence, la coquille 10 est maintenue par le système de régulation 28 à une température comprise entre 450 et 350*C et de préférence encore comprise entre 420 et 430*C. En outre, le métal lors de son introduction dans la coquille 10 est maintenu à une température maximale de 790* et minimale de 750*
dans le cas de l'alliage mentionné précédemment. Egalement dans un mode de réalisation préféré pour les alliages d'aluminium, la surface de la section droite de l'orifice 18 est égal à 1 cm2. Cette valeur n'est pas critique mais on comprend que pour obtenir effectivement un colmatage du filtre en fonction des impuretés contenues dans l'alliage, il est nécessaire que la section utile du filtre 20 soit réduite par rapport au volume d'alliage placé dans le récipient 14 défini par la coquille 10.
La figure 2 donne une courbe C d'étalonnage qui permet de mettre en relation le poids P d'alliage recueilli dans la lingotière 12, c'est-à-dire le poids d'alliage ayant traversé le filtre, en fonction de la propreté de l'alliage PA exprimé en mm2/kg dans le cas de l'alliage A- S7G. A l'aide de cette courbe, il est donc possible d'associer au poids d'alliage ayant traversé le filtre une valeur de propreté. Plus précisément, il est possible de déterminer différentes zones de propreté correspondant à des critères associés aux différentes utilisations de l'alliage. Ces zones correspondent aux volumes définis par les marches de la lingotière de la figure 1.
Dans la description détaillée qui précède, on a envisagé un dispositif pour déterminer la propreté d'un alliage d'aluminium. Comme on l'a déjà expliqué, c'est pour ce type d'alliage que la détermination de la propreté est la plus critique du fait de l'oxydabilité de ce métal.
Il va cependant de soi que le procédé et le dispositif de l'invention peuvent s'appliquer à la détermination de la propreté d'autres alliages tels que des alliages de cuivre, des fontes. Il faudra alors adapter les paramètres spécifiques décrits précédemment au cas particulier de l'alliage. Ces paramètres sont les première et deuxième températures ainsi que la structure et la porosité du filtre.
Plus généralement, la coquille doit être maintenue, avant le test, à une température comprise entre 100 et 500*C selon la nature de l'alliage. La température initiale de l'alliage à tester doit être comprise dans une fourchette allant de Tl + 50'C à Tl + 250#C, Η étant la température de liquidus de l'alliage. Selon l'alliage à tester, cette température sera comprise entre 650* et 850*C.
En ce qui concerne le filtre, sa nature devra être adaptée aux températures mises en jeu. Par exemple, dans le cas de la fonte, le filtre sera réalisé en matériau plus réfractaire.
En se référant maintenant aux figures 3 et 4, on va décrire un exemple de réalisation préférée complète du dispositif de détermination de propreté de l'alliage. Le dispositif comprend un chariot mobile 50 sur lequel sont montés l'un au-dessus de l'autre respectivement la coquille 10 et la lingotière 12. De préférence, la coquille 10 est monté pivotante autour d'un axe horizontal 52 lié au châssis 54 du chariot 50 et une poignée 56 permet de faire passer la coquille 10 de sa position à axe vertical d'utilisation à une position renversée permettant le déchargement du résidu d'alliage après la fin de l'opération de test. De la même manière, de préférence, la lingotière 12 est monté pivotant autour d'un axe horizontal 58, ce qui autorise le vidage de la lingotière 12 par pivotement lorsque le test a été entièrement réalisé. Sur le chariot 50 est également monté une alimentation électrique 60 qui alimente d'une part l'afficheur numérique 62 d'une sonde thermométrique 64 permettant de mesurer la température de l'alliage au moment où il est introduit dans la coquille 10. En outre, un système de régulation de température 66 est prévu pour réguler la température de la coquille 10 par l'intermédiaire du collier de chauffage 28. On comprend qu'ainsi le chariot mobile 50 comporte tous les éléments nécessaires pour effectuer le test sur la propreté de l'alliage.
Sur la figure 4, on a représenté une étape intermédiaire de l'opération de test. La coquille 10 et la lingotière 12 sont en position d'utilisation, c'est-à-dire que leurs axes sont verticaux, et on a représenté une cuillère 70 à l'aide de laquelle on a prélevé la quantité voulue d'alliage liquide nécessaire au test, cette cuillère 70 servant à déverser au fur et à mesure l'alliage dans le récipient évasé 14 de la coquille 10. Avant de procéder à l'étape de transvasement, l'alliage contenu dans la cuillère 70 est mesuré en température à l'aide de la sonde thermométrique 64. Pour permettre l'utilisation du dispositif avec tous les alliages d'aluminium et dans un large domaine de température, l'appareil peut être utilisé avec deux dimensions différentes de la section filtrante définie par l'orifice 18. La modification de la section se réalise grâce au changement de la plaque 16 située sous la coquille 10, chaque plaque comportant un orifice de section convenable.
Le tableau de la figure 5 précise les plages de température des différents alliages d'aluminium pour chacune des deux sections filtrantes qui permettent de réaliser des mesures de propreté avec une sensibilité convenable. La petite section filtrante est de 1 cm2.
La grande section filtrante est de 2 cm2.
Toutes les températures indiquées sur le tableau de la figure 5 sont à augmenter de 20*C pour les alliages modifiés avec du sodium. En effet, celui-ci va accroître fortement la viscosité des alliages. Il est donc indispensable d'élever la température pour obtenir la même sensibilité de l'appareil.
Pour étalonner l'appareil de détermination de propreté de l'alliage, le fondeur réalise d'abord une mesure de référence avec un bain dont l'état d'oxydation n'entraîne pas un rebut de celui-ci attribuable à la présence de trop d'oxydes. Ensuite, les mesures de routine pour ce même alliage élaboré à la même température permettent de comparer le nombre de marches remplies de la lingotière à celui de la mesure de référence.
On voit donc que le dispositif de détermination représenté sur la figure 3 est particulièrement intéressant puisqu'il est totalement autonome, comportant la lingotière et la coquille ainsi que tous les éléments de contrôle ou de régulation de température. En outre, du fait de sa mobilité, l'ensemble du dispositif peut être apporté à proximité du four de fusion, du four de maintien ou de la poche de transfert dans lequel l'alliage est contenu. De plus, du fait que la lingotière et la coquille sont montés pivotants autour d'axes horizontaux, il est facile de vider ces deux récipients après que les tests aient été réalisés.
Enfin, on comprend que le montage particulier du filtre 20 sur la partie inférieure de la coquille montré sur la figure 1 permet son remplacement aisé par un nouveau filtre à la suite de chaque opération de test.
Il faut souligner que c'est directement l'alliage liquide sortant du four d'élaboration qui est versé dans la coquille. On comprend bien que les moyens de chauffage associés à la coquille ont simplement pour but de réguler la température initiale de celle-ci et en aucun cas de
provoquer la fusion de l'alliage qui est versé dans la coquille sous forme liquide à la température voulue.
Claims
1. Dispositif de détermination de la propreté d'un alliage métallique, caractérisé en ce qu'il comprend : - une coquille (10) définissant un récipient (14) de forme générale évasée à axe vertical présentant une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure définissant un orifice (18) de dimensions réduites,
- un filtre (20) obstruant la totalité dudit orifice, - des moyens (26, 28) pour porter initialement ladite coquille à une première température prédéterminée avant l'introduction de l'alliage,
- des moyens (70) pour introduire une quantité prédéterminée de l'alliage liquide à tester dans ledit récipient, ladite quantité d'alliage étant initialement à une deuxième température prédéterminée supérieure à la première température, par quoi ledit alliage s'écoule par la seule gravité à travers ledit filtre jusqu'au colmatage de celui-ci par les impuretés contenues dans ledit alliage, et
- des moyens (12) pour recueillir et mesurer le volume d'alliage ayant traversé ledit filtre avant son colmatage par les impuretés contenues dans l'alliage, par quoi on déduit dudit volume ayant traversé le filtre la propreté dudit alliage.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre (20) est un filtre extradé en céramique, ledit alliage étant un alliage d'aluminium.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit filtre présente une porosité de l'ordre de 300 csi (cellules par square inch), ledit alliage étant un alliage d'aluminium.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit orifice (18) de la coquille (10) a une section droite dont la surface est de l'ordre de 1 cm2 ou 2 cm2.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite deuxième température est comprise entre Tl + 50*C et Tl + 250βC, Tl étant la température de liquidus de l'alliage.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 4, caractérisé en ce que ladite deuxième température est comprise entre 650 et 850*C.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4 et 6, caractérisé en ce que ladite première température est comprise entre
450#C et 350*C.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de recueil et de mesure comprennent une lingotière (12) disposé en-dessous du filtre (10), ladite lingotière présentant un fond étage (30), chaque marche du fond étage correspondant à un degré de propreté dudit alliage.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un chariot mobile (50), en ce que ladite coquille (10) est montée sur ledit chariot autour d'un axe horizontal de pivotement (52), en ce que ladite lingotière (12) est montée sur ledit chariot autour d'un axe de pivotement horizontal (58) et en ce que ledit chariot comprend en outre des moyens (64) pour contrôler la température dudit alliage avant de le déverser dans ladite coquille, des moyens de chauffage (28) entourant ladite coquille et des moyens de régulation desdits moyens de chauffage.
10. Procédé de détermination de la propreté d'un alliage métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on introduit dans une coquille évasée (10) une quantité prédéterminée de l'alliage liquide à tester, ledit alliage étant à une deuxième température prédéterminée, ladite coquille présentant un fond muni d'un orifice (18) obturé par un filtre (20) traversé par l'alliage avant l'introduction dudit alliage ;
- on laisse s'écouler par la seule gravité ledit alliage à travers ledit filtre en maintenant ladite coquille à une première température prédéterminée inférieure à la deuxième température ;
- on recueille la quantité d'alliage ayant traversé ledit filtre jusqu'au colmatage de celui-ci par les impuretés de l'alliage ; et
- on détermine le volume d'alliage recueilli par quoi on en déduit la propreté dudit alliage.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite deuxième température est comprise entre 650* et 850*C et en ce que ladite première température est comprise entre 450* et 350*C, ledit alliage étant un alliage d'aluminium.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que ledit filtre (20) est un filtre extradé en céramique, ledit alliage étant un alliage d'aluminium.
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