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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 de
coulée de métal sous basse pression dans un moule en
sable borgne comprenant un puits de coulée ouvert
vers le bas, au moins une empreinte, et des attaques
de coulée reliant le puits de coulée à cette empreinte
ou à ces empreintes, procédé du type dans lequel on
relie la base du puits de coulée à l'extrémité supé-
rieure d'un tube d'amenée de métal liquide, et l'onfait monter le métal dans ce tube et dans le puits
jusqu'à remplissage de l'empreinte ou des empreintes
par l'intermédiaire des attaques
La technique de coulée sous basse pression
(voir par exemple les FR-A-2 295 808, 2 367 5~6 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 ré-
sulte de l'injection d'un gaz dans une poche étanche
contenant le métal liquide, peut être commandée à
volonté de façon à pousser le métal dans tous les
recoins des empreintes.
Toutefois, avec certaines configurations de
pièces, on a constaté l'apparition de certains défauts
de fonderie liés au remplissage, par exemple de souf-
flures (c'est-à-dire inclusion de bulles d'air).
L'invention a pour but de perfectionner la
technique de coulée sous basse pression de façon à
diminuer la fréquence d'apparition de tels défauts.
A cet effet, l'invention a pour objet un
procédé de coulée du type précité, caractérisé en ce
que, à au moins un moment de la coulée, on ralentit le
~L
~9
~044881
métal pendant son passage dans les attaques en ser-
vice.
Suivant un mode de mise en oeuvre, on envoie
dans le tube d'amenée un débit de métal liquide adapté
pour provoquer une montée de ce métal au-dessus des
attaques en service.
L'invention a également pour objet un moule
en sable borgne visant à obtenir les mêmes buts. Ce
moule, du type comprenant un puits de coulée ouvert
vers le bas, au moins une empreinte, et des attaques
de coulée reliant le puits de coulée à cette empreinte
ou à ces empreintes, est caractérisé en ce que la
somme des aires des sections des attaques en service
est, à au moins un moment de la coulée, supérieure à
l'aire de la section du puits de coulée, ou au moins
du même ordre que cette aire.
Dans le cas d'un moule à plusieurs emprein-
tes, en particulier, la somme des aires des sections
de toutes les attaques peut être supérieure à l'aire
de la section du puits de coulée, ou au moins du même
ordre que cette aire.
Plus spécifiquement, si les empreintes sont
réparties sur a étages, l'aire de la section du puits
de coulée peut être comprise entre la somme des aires
de~ sections des attaques de (n - 1) étages et celle
des sections de toutes les attaques.
Si le moule comprend des groupes d'attaques
alimentées chacune par un canal intermédiaire, de pré-
férence, l'aire de la section de chaque canal est au
moins égale à la somme des aires des sections des
attaques qu'il alimente.
L'invention a encore pour objet une instal-
lation de coulée de métal sous basse pression consti-
tuant une application d'un tel moule. Cette installa-
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tion, du type comprenant une poche de coulée d'où partun tube d'amenée de métal liquide 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, au moins une empreinte, et
des attaques de coulée reliant le puits de coulée
cette empreinte ou à ces empreintes, et des moyens
pour appliquer la base du puits de coulée sur l'ouver-
ture du tube d'amenée r est caractérisée en ce que le
moule est conforme à la définition ci-dessus.
Des exemples donnés à titre non limitatif de
mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être dé-
crits en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la Fig. 1 représente schématiquement, en
coupe verticale, une installation de coulée conforme
l'invention ;
- la Fig. 2 montre schématiquement r en coupe
suivant la ligne II-II de la Fig. 3, un autre moule
pouvant être utilisé dans l'installation de la Fig.
1 ; et
- la ~ig. 3 est une vue de ce moule prise en
coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2.
L'installation représentée à la Fig.
comporte une enceinte 1 formant une poche ou réserve
de métal 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
graphite sphéroidal), d'acier ou d'un super-alliage
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 lat~rales
et verrouillé par des moyens appropriés (non représen-
-
20~4~8~
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-
tion de la poche 1 avec la source de pression 13 ou
avec l'atmosphère s'effectuant par un dispositif
approprié 15 extérieur ~ la poche. Un manomètre 16
permet 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, a-
rticulée ~ 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 peut
coulisser verticalement le long d'une partie des po-
teaux 17 ~ituée au-dessus des collerettes 24 ; cette
plaque 26 est en appui constant sur l'extrémité supé-
,
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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 ~énagée dans
la plaque 26.
Le moule 4 est un moule borgne massif en
sable réalisé en au moins deux parties. Ce moule
comprend un puits de coulée 28 et quatre empreintes 29
reliées chacune au puits 28 par une attaque 30 et
réparties sur deux étages.
Le puits 28 est vertical et de section cir-
culaire à peu près égale à celle du tube d'amenée 12.
Il est ouvert à sa base, qui présente un logement 31
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.
Les quatre attaques 30 sont parallèles deux
à deux et à peu près horizontales. Leur section est
rectangulaire, et la détermination de cette section
sera expliquée plus loin.
Le fonctionnement de l'installation est le
suivant : le bâti 3 étant éloigné de la poche 1, un
joint d'étanchéité réfractaire approprié 32 est appli-
qué au fond du logement 31 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 31
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
.
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des ressorts 25. Cette opération serre le joint 32
entre le fond du logement 31 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 attaques 30 et les empreintes
29. La pression est maintenue pendant un temps déter-
miné en fonction des dimensions et des formes despièces et de leur système d'attaques. Le puits 28 joue
pendant ce temps le rôle de réserve ou de masselotte
en apportant aux empreintes la fonte liquide
supplémentaire destinée à compenser les retraits. Puis
les attaques 30 se solidifient, la pression 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
1 9 .
La description qui précède est conforme à la
technique décrite dans le FR-A-2 295 808 précité, et
le joint d'étanchéité 32 peut être tel que décrit dans
ce document.
Conformément à la présente invention, l'aire
de la section du puits 28 est comprise entre la somme
des aires des sections des attaques 30 d'un étage et
la somme des aires des sections de toutes les atta-
ques. Par suite, lorsque l'on applique un débit de gaz
approprié par le conduit 14, le métal monte dans le
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puits 28 afin d'assurer une hauteur métallostatique
suffisante au niveau de chaque étage, et le métal se
détend en pénétrant dans les attaques. Ceci permet
d'assurer une coulée multiétages tout en garantissant
un écoulement régulier du métal, avec un minimum de
turbulences, et, par suite, réduit l'érosion du sable
dû au passage du métal liquide, dans les attaques
comme dans les empreintes elles-mêmes. Les risques
d'occlusion de bulles d'air dans le métal et d'appa-
rition de reprises sont minimisés. Il en résultefinalement des pièces plus saines.
Le moule représenté partiellement aux Fig. 2
et 3 comporte également deux empreintes 29 par étage.
Cependant, dans ce cas, chaque empreinte est alimentée
par plusieurs attaques 30, et des canaux intermédiai-
res 33 relient le puits 28 à deux de ces attaques
respectivement. Pour conserver le mode de remplissage
calme décrit ci-dessus, l'aire de la section de chaque
canal 33 est supérieure à la somme des aires des
sections des attaques alimentées par ce canal.
Dans le cas d'empreintes de grande dimen-
sion, qui correspond à l'alimentation de chaque em-
preinte par plusieurs attaques comme aux Fig. 2 et 3,
il peut arriver que les attaques du ou des premiers
étages soient solidifiées avant que le métal soit par-
venu au sommet du puits de coulée. Dans ce cas, on
dimensionne les cavités (puits de coulée, canaux,
attaques) du moule de façon que, à chaque instant, ce
soit la somme des aires des sections des attaques en
service (c'est-à-dire ni vides ni solidifiées) qui
soit supérieure à l'aire de la section du puits de
coulée.
