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La présente invention est relative à la cou-
lée de métal sous basse pression en moule en sable
borgne multi-étages. Elle concerne en premier lieu un
procédé pour alimenter les empreintes d'un moule en
sable borgne à plusieurs étages, en coulée de métal
sous basse pression, l'alimentation s'effectuant via
un puits de coulée et, à chaque étage, au moins un
canal intermédiaire partant de ce puits et des atta-
ques reliant ce canal à la ou à chaque empreinte.
La technique de coulée sous basse pression
(voir par exemple les FR-A-2 295 808, 2 367 566 et
2 556 996 au nom de la Demanderesse) est particulière-
ment avantageuse, par rapport à la coulée gravitaire,
pour réaliser des pièces métalliques à paroi mince
et/ou de forme complexe et/ou de grandes dimensions.
En effet, la pression exercée par le métal, qui résul-
te de l'injection d'un gaz dans une poche étanche con-
tenant le métal liquide, peut être commandée à volonté
de façon à pousser le métal dans tous les recoins des
empreintes.
Dans la technique classique, à chaque étage
du moule, un canal intermédiaire unique de grande sec-
tion, ou deux canaux intermédiaires de grande section
diamétralement opposés, relient le puits de coulée à
l'ensemble des attaques de l'étage.
Cette manière de faire présente les inconvé-
nients suivants, liés à la grande section du ou des
canaux.
(1) Il se crée de fortes turbulences dans le
flot de métal, ce qui favorise l'érosion du sable et
l'occlusion de bulles d'air, au détriment de la santé
des pièces obtenues.
(2) Il n'est pas possible de faire monter
rapidement le métal jusqu'au sommet du puits de cou-
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lée, et le remplissage s'effectue en fait étage parétage, ce qui ne permet pas de bénéficier de tous les
avantages de la coulée basse pression.
(3) Lorsque la pression est relâchée, après
solidification des attaques qui forment obturateurs
(voir le FR-A-2 295 808 précité), le métal contenu
dans le canal intermédiaire, représentant un volume
relativement grand qui s'est notablement refroidi,
retourne dans la poche de coulée. A la coulée suivan-
te, c'est du métal moins chaud qui monte en premier
dans le puits de coulée, ce qui nuit à la qualité de
certaines pièces moulées. Pour la même raison, un
déplacement de métal excessif est nécessaire à chaque
coulée.
L'invention a pour but de remédier à ces
inconvénients. A cet effet, le procédé suivant l'in-
vention est caractérisé en ce qu'on étrangle le débit
de métal liquide, à chaque étage, à l'entrée des ca-
naux intermédiaires.
Suivant d'autres caractéristiques :
- on détend le métal liquide après son en-
trée dans les canaux intermédiaires, notamment lors de
son entrée dans les attaques ;
- on envoie dans le tube d'amenée un débit
de métal liquide adapté pour provoquer une montée de
ce métal au-dessus de tous les canaux intermédiaires ;
- on maintient la pression d'alimentation du
moule jusqu'à solidification de tous les canaux inter-
médiaires, puis on relâche cette pression.
I,'invention a également pour objet un moule
en sable borgne destiné à la mise en oeuvre d'un tel
procédé. Ce moule, du type comprenant un puits de cou-
lée et au moins deux étages à chacun desquels est
prévue au moins une empreinte alimentée via des atta-
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ques reliées au puits de coulée par au moins un canal
intermédiaire, est caractérisé en ce que la somme des
aires des sections d'entrée des canaux intermédiaires
de chaque étage est nettement inférieure à l'aire de
la section du puits de coulée.
Suivant d'autres caractéristiques :
- la somme des aires des sections des atta-
ques alimentées par un même canal est au moins égale à
l'aire de la section d'entrée de ce canal ;
- chaque empreinte est alimentée par au
moins deux canaux intermédiaires s'étendant de part et
d'autre du puits de coulée ;
- la somme des aires des sections d'entrée
des canaux intermédiaires de chaque étage est infé-
rieure à 10 % de l'aire de la section du puits decoulee.
L'invention a encore pour objet une instal-
lation de coulée de métal sous basse pression en moule
en sable borgne à plusieurs étages, du type comprenant
une poche de coulée d'où part un tube d'amenée ouvert
vers le haut, une source de gaz sous pression reliée à
la poc~le, au moins un moule en sable borgne comprenant
un puits de coulée ouvert vers le bas et au moins deux
étages à chacun desquels est prévue au moins une em-
preinte alimentée via des attaques reliées au puits decoulée par au moins un canal intermédiaire, et des
moyens pour appliquer la base du puits de coulée sur
l'ouverture du tube d'amenée, caractérisée en ce que
le moule est conforme à la définition ci-dessus.
- Un exemple non limitatif de mise en oeuvre
de l'invention va maintenant être décrit en regard des
dessins annexés sur lesquels :
- la Fig. 1 représente schématiquement, en
coupe verticale, une installation de coulée conforme à
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l'invention ;
- la Fig. 2 représente un moule utilisé dans
cette installation, en coupe suivant la ligne II-II de
la Fig. 3 ; et
- la Fig. 3 est une vue prise en coupe sui-
vant la ligne III-III de la Fig. 2.
L'installation présentée à la Fig. 1 compor-
te une enceinte 1 formant une poche ou réserve de mé-
tal liquide 2, un bâti 3 de support de moule et un
moule en sable 4. Elle est appliquée à la coulée sous
basse pression de fonte (fonte grise ou fonte à gra-
phite sphéroidal), d'acier ou d'un superalliage dans
le moule 4. A part la configuration interne de ce
moule, l'installation est identique à celle décrite
dans le FR-A-2 295 808 précité.
La poche 1, fixe, comporte un couvercle su-
périeur 5 fixé de façon étanche à ses parois latérales
et verrouillé par des moyens appropriés ~non représen-
tés). Une buse de coulée 6 traverse un orifice 7 ména-
gé dans le couvercle 5. Cette buse 6 comporte une par-
tie inférieure tubulaire 8 dont le diamètre extérieur
correspond au diamètre de l'orifice 7 et une partie
supérieure 9, de forme générale tronconique, qui s'ap-
puie de façon étanche sur la périphérie de l'orifice
7 par sa grande base plane 10. Une garniture d'étan-
chéité 11 constituée par un cordon d'amiante est logée
dans une gorge ménagée dans la base 10 de la buse. La
buse 6 est traversée par un conduit ou tube d'amenée
12 en matériau réfractaire plongeant dans la fonte
jusqu'au voisinage du fond de la poche 1 ; la partie
supérieure du conduit 12 débouche au centre de la buse
6, au niveau de la face supérieure plane de celle-ci.
La poche 1 est reliée à une source 13 de gaz
sous pression par un conduit 14, la mise en communica-
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tion de la poche 1 avec la source de pression 13 ouavec l'atmosphère s'effectuant par un dispositif ap-
proprié 15 extérieur à la poche. Un manomètre 16 per-
met de surveiller la pression régnant à l'intérieur de
la poche lors de la coulée.
Le bâti 3 comprend des poteaux 17 munis à
leur base de roues 18 portées par deux rails 19.
Les poteaux 17 sont réunis à leur extrémité
supérieure par un plafond 20 portant un vérin 21 diri-
gé vers le bas et dont la tige de piston 22 porte,articulée à son extrémité inférieure, une plaque d'ap-
pui 23.
Les poteaux 17 portent également chacun une
collerette 24 sur laquelle s'appuie un ressort héli-
coidal 25. Une plaque de support 26 horizontale peutcoulisser verticalement le long d'une partie des po-
teaux 17 située au-dessus des collerettes 24.; cette
plaque 26 est en appui constant sur l'extrémité supé-
rieure des ressorts 25 et est sollicitée par ceux-ci
vers le haut. Lorsqu'aucune pression vers le bas n'est
appliquée à la plaque 26, celle-ci se trouve à un ni-
veau supérieur à celui de la face supérieure de la
buse 6. Une ouverture circulaire 27, de diamètre suf-
fisant pour laisser passer la buse 6, est ménagée dans
la plaque 26.
Le moule 4 est un moule borgne massif multi-
étage, par exemple à trois étages, comme représenté
sur la Fig. 2. Il comprend un puits de coulée 28 ver-
tical, de section circulaire à peu près égale à celle
du tube d'amenée 12. Ce puits est ouvert à sa base,
qui présente un logement 29 ayant une forme évasée
tronconique conjuguée de celle de la buse 6. Il
s'étend jusqu'à une certaine distance de la face
d'extrémité supérieure du moule.
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Les trois étages sont identiques, et la
structure de chaque étage apparait sur la Fig. 3. Du
puits de coulée 28 partent horizontalement deux canaux
30A et 30B qui s'étendent dans le prolongement l'un de
l'autre, de part et d'autre du puits 28. L'étage com-
prend encore deux empreintes 31 de forme allongée,
identiques. Chaque empreinte, qui s'étend de part et
d'autre du puits 28, est alimentée par trois attaques.
Dans l'exemple représenté, il y a pour chaque
empreinte une attaque 32A d'un côté du puits et deux
attaques 32a de l'autre côté. Les trois attaques 32A
relient les empreintes au canal 30A, et les trois at-
taques 32B les relient au canal 30B. Ainsi, chaque
canal 30A ou 30B relie le puits de coulée à toutes les
attaques situées du même côté du puits 28 et participe
donc à l'alimentation des deux empreintes de l'étage.
Les canaux 30A et 30B ont une section rela-
tivement petite. Plus précisément, la somme des aires
des sections des canaux intermédiaires 30A, 30B d'un
20 étage est nettement inférieure à l'aire de la section
du puits de coulée 28, par exemple inférieure à 10 %
de cette aire. si les canaux sont à section variable,
c'est leur section d'entrée qui remplit cette condi-
tion.
En outre, la somme des aires des sections
des attaques alimentées par un même canal est au moins
égale à l'aire de la section, ou de la section d'en-
trée, de ce canal.
Le fonctionnement de l'installation est le
30 suivant : le bâti 3 étant éloigné de la poche 1, un
joint d'étanchéité réfractaire approprié 33 est appli-
qué au fond du logement 29 du moule 4. Le moule 4,
contenant dans chaque empreinte un noyau non représen-
té, est placé sur la plaque 26 et centré sur l'ouver-
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ture 27 de celle-ci, puis le bâti 3 est amené sur les
rails 19 au-dessus de la poche 1 de fonte liquide de
façon que la buse 6 se trouve en regard du logement 29
du moule. Le vérin 21 est alors mis en extension de
façon à abaisser, par l'intermédiaire de la plaque 23,
le moule 4 et son support 26 à l'encontre de la force
des ressorts 25. Cette opération serre le joint 33
entre le fond du logement 29 et la buse 6 et assure la
liaison étanche du puits de coulée au tube d'amenée.
La poche 1 est ensuite reliée à la source de
pression 13 par manoeuvre du dispositif 15. La pres-
sion agissant sur la surface libre de la fonte fait
monter celle-ci dans le tube 12. La fonte remplit le
puits 28 du moule, les canaux 30A et 30B et les em-
preintes 31. La pression est maintenue pendant un
temps déterminé en fonction des dimensions et des
formes des pièces à obtenir. Le puits 28 joue pendant
ce temps le rôle de réserve ou de masselotte en appor-
tant aux empreintes la fonte liquide supplémentaire
destinée à compenser les retraits. Puis les attaques
et les canaux intermédiaires se solidifient, la pres-
sion de gaz est ramenée à la pression atmosphérique
dans la poche 1, par manoeuvre du dispositif 15, et la
fonte liquide se trouvant dans le puits 28 et dans le
tube 12 redescend dans la poche 1 en évacuant ces deux
conduits.
L'action du vérin 21 est alors supprimée,
l'ensemble moule-support 26 est écarté de la buse 6
sous l'action des ressorts 25, et l'ensemble du bâti 3
est éloigné horizontalement de la poche sur les rails
19.
Grâce au dimensionnement des canaux 30A, 30B
indiqué plus haut et en assurant par le conduit 14 un
débit de gaz approprié, le métal liquide monte rapide-
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ment dans le puits 28, la pression métallostatique
s'établit dans les canaux à chaque étage, et les deux
empreintes de chaque étage sont alimentées par le
couple de canaux 30A et 30B correspondant. Ceci permet
d'obtenir un remplissage simultané de toutes les em-
preintes, quelle que soit leur forme. De plus, l'é-
troitesse des canaux intermédiaires limite le débit de
métal qui s'y écoule, ce qui conduit d'une part à un
remplissage mieux contrôlé, plus calme et reproducti-
ble pour chacune des empreintes des différents étages,et d'autre part à un déplacement minimal de métal à
chaque coulée. Ceci est encore favorisé par la détente
du métal liquide à son entrée dans les attaques,
résultant du dimensionnement précité de celles-ci. Il
en résulte finalement une amélioration de la santé
des pièces coulées.
L'effet de détente du métal peut, en varian-
te, être favorisé par une section croissante, d'amont
vers l'aval, des canaux intermédiaires.
Il faut encore noter que l'utilisation des
canaux intermédiaires comme obturateurs évite tout re-
tour de métal notablement refroidi dans la poche, sans
réduire le rendement en métal. Ceci est très avanta-
geux pour la reproductibilité des conditions de
coulée. De plus, le métal légèrement refroidi contenu
dans le puits de coulée est, à la coulée suivante,
réparti entre toutes les empreintes du moule.
