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Lors de l'utilisation d'éléments de résistance électrique préparés à partir de matière qui, du point de -vue mécanique, ressemble au verre et à la céra- mique, c'est-à-dire une matière qui ne permet aucune déformation permanente aux courtes charges à température ambiante, on éprouve certaines difficultés à obtenir des connexions satisfaisantes pour les conducteurs électriques d'alimentation.
On peut citer, à titre d'exemple, comme matière de résistance de* ce genre, le bisiliciure de molybdène, MoSi2, qui vient de plus en plus à l'avant-plan, lors- qu'il atteint de hautes températures,en principal dans les fours.
Par suite de la dureté de la matière, il est difficile d'obtenir une surface de contact suffisamment grande aux points de connexion entre l'élément lui-même et'les organes de connexion mécaniquement fixés (étriers en général).
Peu importe la finesse avec laquelle les surfaces de contact de l'élément de ré- sistance et des organes de connexion sont usinées, l'assemblage à quand même le caractère d'un contact par points. Ce contact par points provoque une concen- tration de courant qui entraîne un chauffage local susceptible de provoquer la fissuration de la matière de résistance fragileo En outre, le chauffage local peut amener une réaction entre la matière des organes de connexion et les matières de résistance, telles que le bisiliciure de molybdène, lorsque des organes de con- nexions, conçus par exemple en aluminium, en acier en nickel ou autre, sont utilisés. De même, une telle réaction peut conduire à la fissuration et même à une destruction complète de la matière de résistance aux points de connexion.
Bien que présentant l'avantage de réaliser une bonne adhésion, il est manifeste que le soudage des organes de connexion aux éléments de résistance n'est pas une solution entièrement satisfaisante. Ainsi, la contraction, qui se produit nécessairement lors de la réfrigération de l'agent de soudage, attribuable à la bonne adhésion mentionnée ci-avant, provoque des tensions nuisibles dans la mati+- ère de résistance fragile, accompagnées de risques de rupture.
Conformément à la présente invention, on a pu apporter une solution à ce problème, grâce au fait que les surfaces des éléments de résistance, sur lesquelles le passage du courant est à produire, sont, au moyen d'une pulvérisa- tion métallique, munies d'un revêtement constitué d'une matière présentant une bonne conductibilité électrique et qui est comparativement malléable à la tem- pérature ambiante, par exemple l'aluminium, ce revêtement présentant une épaisseur telle qu'il puisse être mécaniquement usinable et qu'il fournisse la surface-de contact pour les organes de connexion.
Lorsqu'il est appliqué, ce revêtement, ,qui doit donc être d'épaisseur telle qu'il puisse être usinable mécaniquement, à une température considérablement inférieure à celle de l'agent de soudure dans le cas du soudage, et il conduit, de la sorte, à une tension considérablement inférieure dans la matière de résistance sousjaoenteo De plus, cette tension peut être réduite par le fait qu'un certain glissement, bien que de grandeur microscopique, peut se produire dans la surface de transition, à partir de l'élément vers le revêtement appliqué.
Le revêtement appliqué conforme à l'invention, peut, après un usinage de surface approprié, tel que le tournage, servir de base directe aux organes de connexions séparés qui sont mécaniquement fixés, par exemple au moyen de connexions à étrier. On obtient ainsi un ajustage considérablement meilleur que celui obtenu précédemment lorsque les organes de connexion s'adaptent directement à la matière de résistance dure. Toutefois, conformément à l'invention, un or- gane de connexion -.peut être fixé en permanence dans l'élément de résistance, pas encastrement partiel dans le revêtement pulvérisé sur cet élément, par exem- ple suivant le procédé décrit ci-après.
Le revêtement métallique pulvérisé peut être de l'aluminium.du''cuivre de l'argent ouctoute autre matière appropriée aux organes de connexionDe préfé- rence, la matière est plutôt malléable à la température ambiante afin qu'une déformation de.la surface de revêtement se produise lors de la fixation des organes de connexion séparés sur le.revêtement métallique pulvérisé, par exemple
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par serrage, et que, dans ces cas, une grande surface de contact soit obtenue.
,
Il doit être noté que la matière de résistance en question, c'est-à-,, dire en particulier, le bisiliciure de molybdène, tend à se décomposer par oxy- dation intercristalline à des températures comprises entre 300 et 700 C, raison pour laquelle il doit être protégé contre les attaques d'oxygène présent dans l'air ambiant. En conséquence, l'élément de résistance doit être muni de préféren- ce d'une couche protectrice, préalablement à l'application des organes de con- hexion aux.extrémités de cet élément, comme mentionné ci-avant. Une telle couche. peut être constituée d'oxydes, tels que B2O3 et Al2O ou de silicates, tels que la mullite (3Al2O3.2SiO2).
On a constaté qu'il est particulièrement avantageux d'utiliser néanmoins un émail pour hautes températures, composé de verre stable, par exemple du silicate de bore avec un oxyde à grains fins et résistant au feu, par exemple de l'oxyde de chrome, Cr2O3, dispersé dans ce silicate.
Trois réalisations de connexions conformes à l'invention ont été choisies comme exemple et son. schématisées dans le dessin annexé, figures 1, 2 et 3 respectivement. La figure 4 montre un organe de connexion, la figure 5, un -élément de résistance complet muni à ses extrémités d'organes de connexion repré- sentés dans la figure 4.
Dans la figure la, un élément de résistance du type précédemment indir- qué est meulé à l'extrémité de connexion 2 comme dans la figure 1b et ensuite sou- mis de préférence à une projection au sable. Ensuite, un revêtement 3, figure 1c, par exemple de l'aluminium, est appliqué par pulvérisation:, l'extrémité ainsi revêtue est ensuite polie suivant la figure 1d, de préférence par tournage, et finalement, un organe de connexion approprié, par exemple sous la forme d'un étrier conforme à la figure 4, est monté sur cette extrémité.
Selon la seconde réalisation, l'extrémité de l'élément 1 est meulée au point 4 suivant la figure 2b et ensuite soumis également et de préférence à une projection au. sable. Un organe de connexion sous la forme d'une broche 5, figure 2c, par exemple de l'aluminium, est ensuite disposé pour abouter ce point 4 et est fermement fixé dans l'élément de résistance par encastrement partiel-dans la couche de.revêtement 6 d'aluminium par exemple, appliquée par pulvérisation métal- lique. L'extrémité de la broche dirigée vers l'élément est de préférence également conique de manière à rendre possible une épaisseur mécaniquement suffisante du revêtement métallique pulvérisé 6, tout en conservant en substance une section transversale correspondante à celle de l'élément'.
En outre l'éxtrémité conique , de la broche est de préférence ondulée, comme indiqué au point 7, ou rendue inégale, d'une toute autre façon, en vue d'augmenter la surface de contact. Fina- lement, l'extrémité revêtue de l'élément est polie de préférence par tournage suivant la figure 2d. La broche 5 est munie d'un trou fileté 8 pour la fixation d'une lamelle de connexion 9 au moyen d'un écrou 10.
Une modification de la réalisation conforme à la figure 2 est repré- entée dans la figure 3, dans laquelle la broche 5 est également munie d'un filet extérieur 11 pour le vissage sur un chapeau à visser 12 ou autre, qui assure une plus grande surface de contact aux lamelles de connexion 9.
Dans le cas de la broche 5, celle-ci peut être munie d'une mince couche pulvérisée métallique formée d'une matière appropriée, préalablement à @ sa mise en place contre l'extrémité de l'élément. Une telle couche peut être constituée par exemple de molybdène, de fer, d'acier inoxydable, de zinc ou au- tre et sert à accroître l'adhésion du revêtement 6 sur la broche.
La figure 5 montre un élément de résistance 1 muni d'organes de con- nexion sous la forme d'étriers 13 montés aux extrémités de cet élément. Les étri- ers 13 sont fixés à l'élément au moyen de boulons 14? qui, en même temps, fixent les étriers aux lamelles de connexion 9.
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When using electrical resistance elements prepared from a material which mechanically resembles glass and ceramic, i.e. a material which does not allow permanent deformation at short loads at room temperature, some difficulty is experienced in obtaining satisfactory connections for the electrical supply conductors.
As an example of such a resistance material, there may be mentioned molybdenum disilicide, MoSi2, which comes more and more to the fore when it reaches high temperatures in main in the ovens.
Owing to the hardness of the material, it is difficult to obtain a sufficiently large contact surface at the connection points between the element itself and the mechanically fixed connection members (clamps in general).
No matter how finely the contact surfaces of the resistance element and the connection members are machined, the assembly still has the character of a point contact. This point contact causes a concentration of current which leads to local heating which can cause cracking of the brittle resistance material. In addition, local heating can cause a reaction between the material of the connection members and the resistance materials, such as molybdenum disilicide, when connecting members, for example made of aluminum, nickel steel or the like, are used. Likewise, such a reaction can lead to cracking and even complete destruction of the resistance material at the connection points.
Although having the advantage of achieving good adhesion, it is obvious that the welding of the connection members to the resistance elements is not an entirely satisfactory solution. Thus, the contraction, which necessarily occurs during refrigeration of the soldering agent, attributable to the good adhesion mentioned above, causes harmful stresses in the brittle resistance material, accompanied by risks of breakage.
In accordance with the present invention, it has been possible to provide a solution to this problem, owing to the fact that the surfaces of the resistance elements, over which the passage of current is to be produced, are, by means of a metallic spraying, provided with of a coating made of a material having good electrical conductivity and which is comparatively malleable at room temperature, for example aluminum, this coating having a thickness such that it can be mechanically machinable and that it provides the contact surface for the connection members.
When it is applied, this coating, which must therefore be of such thickness that it can be mechanically machinable, at a temperature considerably lower than that of the soldering agent in the case of welding, and it leads to In this way, at a considerably lower tension in the underlying resistance material. In addition, this tension can be reduced by the fact that some slippage, although of microscopic magnitude, can occur in the transition surface, starting from the element towards the applied coating.
The coating applied in accordance with the invention can, after suitable surface machining, such as turning, serve as a direct basis for the separate connection members which are mechanically fixed, for example by means of yoke connections. A considerably better fit is thus obtained than that obtained previously when the connection members adapt directly to the hard resistance material. However, according to the invention, a connecting member can be permanently fixed in the resistance element, not being partially embedded in the coating sprayed on this element, for example according to the method described below. .
The sprayed metal coating may be aluminum, silver copper or any other material suitable for the connection members. Preferably, the material is rather malleable at room temperature so that deformation of the surface of the metal. coating occurs when attaching the separate connecting members to the sprayed metal coating, for example
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by clamping, and that, in these cases, a large contact surface is obtained.
,
It should be noted that the resistance material in question, that is to say, in particular, molybdenum disilicide, tends to decompose by intercrystalline oxidation at temperatures between 300 and 700 C, for this reason. which it must be protected against attacks by oxygen present in the ambient air. Consequently, the resistance element should preferably be provided with a protective layer, prior to the application of the connecting members to the ends of this element, as mentioned above. Such a layer. can consist of oxides, such as B2O3 and Al2O or silicates, such as mullite (3Al2O3.2SiO2).
It has been found that it is particularly advantageous to use nevertheless an enamel for high temperatures, composed of stable glass, for example boron silicate with a fine-grained and fire-resistant oxide, for example chromium oxide, Cr2O3, dispersed in this silicate.
Three embodiments of connections according to the invention have been chosen as an example and sound. shown schematically in the accompanying drawing, Figures 1, 2 and 3 respectively. Figure 4 shows a connection member, Figure 5, a complete resistance element provided at its ends with connection members shown in Figure 4.
In figure 1a a resistance element of the type previously indicated is ground at the connection end 2 as in figure 1b and then preferably subjected to sandblasting. Then, a coating 3, figure 1c, for example aluminum, is applied by spraying: the end thus coated is then polished according to figure 1d, preferably by turning, and finally, a suitable connection member, by example in the form of a bracket according to Figure 4, is mounted on this end.
According to the second embodiment, the end of the element 1 is ground at point 4 according to FIG. 2b and then also and preferably subjected to a projection at. sand. A connecting member in the form of a pin 5, figure 2c, for example of aluminum, is then arranged to abut this point 4 and is firmly fixed in the resistance element by partial embedding-in the layer of. aluminum coating 6, for example, applied by metal spraying. The end of the pin directed towards the element is preferably also tapered so as to make possible a mechanically sufficient thickness of the sprayed metal coating 6, while maintaining substantially a cross section corresponding to that of the element.
Further, the tapered end of the pin is preferably corrugated, as indicated in point 7, or made uneven, in some other way, in order to increase the contact area. Finally, the coated end of the element is preferably polished by turning according to Figure 2d. The pin 5 is provided with a threaded hole 8 for fixing a connecting strip 9 by means of a nut 10.
A modification of the embodiment according to figure 2 is shown in figure 3, in which the spindle 5 is also provided with an external thread 11 for screwing onto a screw cap 12 or the like, which ensures greater contact surface with connection lamellae 9.
In the case of the pin 5, the latter may be provided with a thin metallic sprayed layer formed of a suitable material, prior to its positioning against the end of the element. Such a layer can be made, for example, of molybdenum, iron, stainless steel, zinc or the like and serves to increase the adhesion of the coating 6 to the pin.
FIG. 5 shows a resistance element 1 provided with connection members in the form of stirrups 13 mounted at the ends of this element. The stirrups 13 are fixed to the element by means of bolts 14? which, at the same time, fix the brackets to the connecting strips 9.