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La présente invention concerne un appareillage et un
procede de moulage sous basse pression.
Dans le brevet canadien N 1,049,741, delivre le
6 mars 1979, la Sociéte Demanderesse a decrit un appareillage
de moulage sous basse pression, comprenant entrele moule et le
tube plongeur une chambre dite de compression-detente à deux com-
partiments, communiquant par une embouchure commune avec le tube
plongeur; le premier compartiment fait communiquer le tube plon-
geur et le moule; le deuxieme compartiment communique avec une
source de gaz neutre a pression contrôlable. Lorsque le moule
a ete rempli de métal et que la piece s'est solidifiée, l'in-
jection de gaz neutre passant du deuxieme compartiment de la -
chambre dans le premier, juste avant la remise sous pression
atmosphérique de l'enceinte du four, permet la separation
entre la piece moulee et le metal liquide du premier compar-
timent et assure la creation d'une atmosphere neutre dans le
systeme d'alimentation.
Cet appareil s'applique plus particulierement aux
alliages d'aluminium et de magnesium.
Par gaz neutre, on entend de preference de l'azote
mais egalement de l'argon et, d'une façon générale, tout gaz
ne reagissant pas avec l'aluminium ou le magnesium. Un faible
balayage de ce gaz neutre est aussi utile pendant les operations
d'extraction de la pièce (moule ouvert) et de fermeture du
moule, de façon a eviter que l'air ne penètre ni dans le
tube d'injection, ni dans la chambre de compression-detente.
Enfin, il peut être intéressant d'injecter du gaz
neutre dans le bain par le tube d'injection afin de dégazer le
metal entre deux coulees de piece successives, par exemple.
Des dispositifs automatiques d'alimentation et de
dosage en gaz neutre et en air comprime sont prevus sur les
canalisations correspondantes.
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X - 1 - ~
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Enfin, un dispositif d'asservissement entre gaz neutre
et air comprime permet l'egalisation des pressions correspon-
dantes.
La demanderesse a decouvert un dispositif et un pro-
cedé permettant d'asservir la pression de gaz neutre alimentant
la chambre de compression à une valeur constante superieure à
celle existant dans l'enceinte du four, l'ecart entre les
deux pressions etant constant mais reglable et non plus nul,
comme c'etait le cas pour le dispositif de la demande cana-
dienne ci-dessus mentionnee.
Selon la presente invention, il est prévu un appareil-
lage de moulage sous basse pression, comprenant une enceinte,
un creuset dans ladite enceinte et contenant du métal liquide,
une source d'air comprimé reliée a ladite enceinte, une source
de gaz neutre, une chambre de compression-détente comportant
un premier et un deuxième compartiments, un tube d'injection
reliant le creuset avec la chambre de compression-détente,
l'un des compartiments de ladite chambre ayant un passage pour
communiquer avec ledit moule, et des moyens pour relier
l'autre compartiment à ladite source de gaz neutre, et des
; moyens pour relier l'enceinte à ladite source à air comprimé,
caractérise en ce que cet appareillage comprend en outre: un
premier systeme de vannes pour controller la pression Pl et
l'écoulement du gaz neutre alimentant cet autre compartiment,
un deuxième systeme de vannes pour controller la pression
P2 et l'ecoulement de l'air de la source de l'air comprime
à ladite enceinte, et des moyens pour comparer les pressions
Pl et P2 et régler la difference entre lesdites deux pressions
Pl et P2 de sorte à ce que a<Pl - P2<b, a et b étant deux
valeurs de consigne.
De préférence c'est le premier compartiment de la
chambre de compression-detente qui a un passage pour communiquer
-- 2 --
ll~G280
avec ledit moule et c'est le deuxième compartiment qui est
relié par lesdits moyens à ladite source de gaz neutre.
De plus, les deux valeurs de consigne sont avanta-
geusement positives.
Le dispositif de la presente demande permet d'assu-
rer dans la chambre de compression deux débits très différents:
a) un débit important et réglable en fin de
moulage pour favoriser l'écoulement rapide du métal resté li-
quide dans la chambre, le tube d'injection et, le cas échéant,
de moule et, éventuellement, faire barboter le gaz neutre dans
le métal.
b) un débit faible et réglable pendant les opéra-
tions d'extraction de la pièce et de fermeture du moule pour
que l'air ne puisse pénëtrer ni dans la chambre, ni dans le
tube d'injection.
Selon la présente invention il est aussi prévu un
procédé de moulage sous basse pression caractérisé en ce qu'il
consiste à positioner un moule en communication avec l'extre-
mité supérieure d'une chambre de compression-détente ayant une
premier compartiment et un deuxième compartiment, un tube
d'injection descendant de ladite chambre vers un creuset con-
tenu dansune enceinte, a introduire un gaz sous pression dans
ladite enceinte pour forcer un metal liquide contenu dans le
creuset, à travers le tube d'injection et la chambre de com-
pression detente, vers le haut dans ledit moule, à supprimer
la suspension dans ladite enceinte après au moins une solidi-
fication partielle du metal contenu dans le moule pour faire
redescendre le métal non solidifié dans le creuset, à alimenter
le deuxième compartiment de la chambre de compression-detente
avec un gaz neutre sous pression, à controller la pression
Pl du gaz neutre qui alimente le deuxième compartiment et la
pression P2 dans l'enceinte et à regler la différence entre les
- 3 -
z~o
deux pression P1 et P~ de sorte que a<Pl - Pl~b, a et b
étant deux valeurs de consigne.
Un mode de réalisation de la présente invention
va être décrite, à titre d'exemple, en se reférant au schéma
: d'ensemble qui figure sur la planche unique.
. Sur cette figure, la machine de moulage basse pres-
sion est représentée tres schématiquement par l'enceinte (10)
.. .. contenant le creuset (11) rempli de métal liquide, le tube
d'injection (12?, le premier compartiment (13) de la chambre
compression-détente communiquant avec le moule non représenté,
. . le deuxième compartiment (14) communiquant avec la source de
gaz neutre par le tube d'arrivée de gaz (15). L'enceinte de
. la machine communique avec une source d'air comprimé (16~.
Le dispositif d'asservissement comprend deux circuits
indépendant : ~
. . - .
a~ un circuit d'alimentation en air comprimé muni
. ~ , .de deux ~lectrovannes. l'électrovanne (6) met en communica-
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1~ 2~0
l'enceinte du four avec une source d'air comprimé à pression
suffisante pour que tous les détails du moule soient correctement
alimentés. L'électrovanne (5) met en communication l'enceinte
du four avec l'atmosphère.
b) un circuit d'alimentation en gaz neutre azote par
exemple.
Ce circuit comprend depuis la source de gaz neutre sous
pression moyenne (quelques bars par exemple) une électrovanne (3)
à deux voies et une électrovanne (4) à trois voies, la troisième
voie communiquant avec l'atmosphère. Ensuite le circuit se divise
en deux branches: une des branches (à gros débit) comprend une
électrovanne à deux voies (2), l'autre branche comprend un
régleur de débit (8) permettant par étranglement réglable un
débit faible mesur~ par le débit-mètre (9). Ensuite, en aval de
la jonction des deux branches, on trouve une électrovanne (1)
et le circuit arrive au deuxième compartiment de la chambre de
compression par (15).
Un manomètre différentiel régulateur (7) compare en
permanence la pression de gaz neutre en amont des deux branches
Pl avec la pression existant dans l'enceinte P2, et règle cette
différence entre deux valeurs de consigne positives a et b:
a ~ Pl - P2 ~ b
en agissant sur les électrovannes 3 et 4.
Ce manomètre peut être simplement constitué par un tube
en U rempli de mercure muni de trois électrodes, l'une reliée au
mercure, les deux autres disposées dans les branches à des hauteurs
différentes ou par tout autre système agencé de telle façon qu'il
envoie un signal:
- d'ouverture de la vanne (3) dès que Pl - P2 de-
vient C a
- de fermeture de la vanne (3) dès que Pl - P2 ~ a
- de mise en communication de la tuyauterie avec
i2~
l'atmosphère quand Pl - P2 ~ b par l'intermédiaire de l'électro-
vanne à 3 voies (4).
De cette façon, la pression Pl est r~glée entre
P2 + a et P2 ~ b.
: Le fonctionnement d'un cycle de coulée peut alors
être décrit par le tableau ci-dessous:
_ _
. ~ . ~ .
... . . ~ . .. . ,. , - . , . .~ . .
.. . . . .. .. . . .
: ~ , ,, , ~ . . . . - , .
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" l~l(iC~Z~O
_ I
Position *
électro-vanne
Phase Repère Remarques
1 2 5 6
.. _ ~:
Initiale O F O F Un faible débit de gaz neutre
(moule ferme prêt balaie la chambre et le moule.
à la coulee) L'enceinte du four communique
avec l'atmosphère. -
Phase 1 Arrêt du debit de gaz neutre.
. . L'enceinte du four est mise sous
In~ectlon F O F O .
, . presslon. Le moule se remplit.
.'
Phase 2 La pression d'air comprimé est
Solidification F O F F La piece se solidifie.
Phase 3 La pression d'air comprimé est
maintenue dans l'enceinte.
Vidage O O F F Un fort débit d'azote est intro-
duit dans la chambre.
~,
,
; Phase 4 L'enceinte est ramenée à la
pression atmosphéri~ue. Avec
Echappement O F O F un retard réglable sur l'ouver-
ture de la vanne 5, la fermeture
de la vanne 2 crée un faible
débit d'azote dans la chambre.
.
_
~- Phase 5
Ouverture du moule Le moule est ouvert.
Extraction de la O F O F Un faible débit d'azote continue
pièce dans la chambre de compression.
_
* O - ouverte
F - fermée
J`2~0
Il faut remarquer, en outre, que si l'on règle l'ecart
minimal a entre Pl et P2 à une valeur a > heg, h - hauteur du
métal dans le creuset, Q = la masse volumique du métal liquide,
g - l'accélération de la pesanteur, il est possible de réaliser
une variante dans laquelle en phase initiale les positions des
électrovannes sont respectivement:
I 1 j 2 ~ 5 ~ 6
~ O ~ O ~ O F
~ On obtient alors, dans ce cas, un d~bit important de
gaz qui barbote dans le métal liquide et est évacué par la vanne
(5) et peut servir au dégazage du métal.
Ce systame présente, enfin, un dernier avantage dans ;
le cas de la coul~e sous basse pression de pièces à parois min-
ces, telles que éléments de radiateurs, boitiers, capots etc...
Dans ce procedé qui fait l'objet du brevet FR 2 147 827, déposé
par la Compagnie PECHINEY, le métal liquide est envoyé dans un
moule refroidi dont la forme correspond à la forme extérieure
de la pièce à réaliser. Le refroidissement du moule et la durée
d'application de la pression, c'est-à-dire du séjour du métal
liquide dans l'empreinte sont réglés de telle sorte qu'une couche
pelliculaire d'épaisseur voulue soit seule solidifiée.
Dans les pieces de grandes dimensions, il se produit
parfois au moment où l'empreinte se vide, des ecrasements locali-
sés dûs à une baisse de pression à l'intérieur de la pièce dont
la paroi, encore chaude, est restée relativement plastique.
Le dispositif d'asservissement permet d'éviter ce
phénomène en augmentant la pression interne dans la pièce de
telle sorte qu'elle soit supérieure à la pression régnant dans
l'enceinte du four. Il suffit, pour cel~, de régler les valeurs
2~30
limites a et b de l'~cart entre la pression de gaz neutre et
la pression dans l'enceinte du four. :~
'~
.,~
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