Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention est relative à la cou-
lée de métal sous basse pression en moule en sable
borgne. Elle concerne en premier lieu un procédé pour
alimenter plusieurs empreintes d'un même étage d'un
moule en sable borgne, en coulée de métal sous basse
pression, l'alimentation s'effectuant via un puits de
coulée, au moins un canal intermédiaire et des atta-
ques.
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 particuliè-
rement avantageuse, par rapport à la coulée gravitai-
re, 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, ou deux ca-
naux intermédiaires diamétralement opposés, relient le
puits de coulée à l'ensemble des attaques de l'étage.
Cette manière de faire présente les inconvé-
nients suivants :
(1) Lorsque les pièces à couler ont une for-
me allongée complexe et sont disposées tête-bêche à
chaque étage du moule, les attaques ne sont pas dispo-
sées symétriquement par rapport au canaI de coulée les
alimentant et le nombre d'attaques, pour un canal don-
né, peut varier d'une empreinte à l'autre à un même
étage. Le remplissage des deux empreintes n'est donc
pas équilibré.
t2) Le canal unique a une grande section,
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favorable à la création de turbulences dans le flot de
métal et, par suite, à l'érosion du sable et à l'oc-
clusion de bulles d'air, au détriment de la santé des
pièces obtenues ; de plus, un tel canal consomme beau-
coup de métal pour son remplissage.
(3) Dans le cas d'un moule à plusieurs éta-
ges, à cause de la grande section du canal intermédi-
aire, il n'est pas possible de faire monter rapidement
le métal jusqu'au sommet du puits de coulee, et le
remplissage s'effectue en fait par étage, ce qui ne
permet pas de bénéficier de tous les avantages de la
coulée basse pression.
(4) 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 affecte à chaque
canal uniquement des attaques débouchant dans une
seule empreinte.
Suivant d'autres caractéristiques :
- 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
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intermédiaires, puis on relâche cette pression.
L'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 un étage où sont prévues plusieurs em-
preintes, ces empreintes étant alimentées via des at-
taques reliées au puits de coulée par au moins un ca-
nal intermédiaire, est caractérisé en ce que toutes
les attaques alimentées par un même canal intermédiai-
re débouchent dans la même empreinte.
Suivant d'autres caractéristiques :
- chaque empreinte est alimentée par 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 d'un étage est nettement in-
férieure à l'aire de la section du puits de coulée ;
- le moule est multiétages.
L'invention a encore pour objet une instal-
lation de coulée de métal sous basse pression en mouleen sable borgne, du type comprenant une poche de cou-
lée d'où part un tube d'amenée ouvert vers le haut,
une source de gaz sous pression reliée à la poche, au
moins un moule en sable borgne comprenant un puits de
coulée ouvert vers le bas et au moins un étage où sont
prévues plusieurs empreintes, ces empreintes étant
alimentées via des attaques reliées au puits de coulée
par au moins un canal intermédiaire, et des moyens
pour appliquer la base du puits de coulée sur l'ouver-
ture du tube d'amenée, caractérisée en ce que le mouleest tel que défini ci-dessus.
Un exemple non limitatif de mise en oeuvre
de l'invention va maintenant être décrit en regard des
dessins annexés sur lesquels :
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- la ~ig. 1 représente schématiquement, en
coupe verticale, une installation de coulée conforme à
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) dans le moule 4. A part la configu-
ration interne de ce moule, l'installation est identi-
que 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
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sous pression par un conduit 14, la mise en communica-
tion de la poche 1 avec la source de pression 13 ou
avec 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 dela 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, ar-
ticulée à son extrémité inférieure, une plaque d'appui
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 peut
coulisser 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 pressivn 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 dansla plaque 26.
Le moule 4 est un moule borgne massif multi-
étage, par exemple à trois étages, comme représenté
sur la Fig. 2. Il est réalisé en sable et comprend un
puits de coulée 28 vertical, 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
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de la face d'extrémité supérieure du moule.
Les trois étages sont identiques, et la
: structure de chaque étage appara~t sur la Fig. 3. Du
puits de coulée 28 partent horizontalement quatre
canaux intermédiaires, dont deux 30A s ' étendent dans
une première direction, parallèlement l'un à l'autre,
et les deux autres 30B s ' étendent dans la direction
opposée et sont également parallèles l'un à l'autre.
Chaque canal 30B s ' étend dans le prolongement d'un
canal 30A . L'étage comprend encore deux empreintes 31
de forme allongée, identiques et disposées tête-bêche,
c'est-à-dire symétriquement par rapport ~ l'axe
vertical X-X du puits de coulée. 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 32B de l'autre côté. L'attaque
32A relie l'empreinte à un canal 30A, et les deux at-
taques 32B la relient au canal 30B situé dans le pro-
20 longement de celui-ci. Chaque canal 30A ou 30B ne re-
lie le puits de coulée qu'à une seule empreinte 31. En
considérant l'ensemble de l'étage (Fig. 3), les atta-
ques qui alimentent l'une des empreintes, étant dispo-
sées en fonction des nécessités d'alimentation de
l'empreinte en métal, sont situées à des distances va-
riables de l'axe X-X et n'ont pas de raison de se
trouver en face de celles qui alimentent l'autre
empreinte.
Les canaux 30A et 30B ont une section rela-
30 tivement petite, puisque chacun d'eux n'alimente qu'unpetit nombre d'attaques. Plus précisément, la somme
des aires des sections des canaux intermédiaires 30A,
30B d'un étage est nettement inférieure à l'aire de la
section du puits de coulée 28, par exemple inférieure
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à 10 % de cette aire. Si les canaux sont à section
variable, c'est leur section d'entrée qui remplit
cette condition.
Le fonctionnement de l'installation est le
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-
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
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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
1 9 .
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-
ment dans le puits 28, assurant une hauteur métallo-
statique suffisante pour alimenter chaque empreinte
individuellement par son couple de canaux 30A et 30B.
Ceci permet d'obtenir un remplissage équilibré et
simultané de toutes les empreintes, quel que soit
l'étage et 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
déplacement minimal de métal à chaque coulée, et d'au-
tre part à un remplissage mieux contrôlé et plus calme
des empreintes. Il en résulte finalement une améliora-
tion de la santé des pièces coulées.
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, et le
bilan thermique est particulièrement favorable.
