Brevet FR2001291A1 — publié le 19690926

L'invention a pour objet un procédé pour la fabrication de pièces moulées au moyen de modèles, qui passent à l'état gazeux sous l'action du matériau fondu déversé et sont entourés d'une substance de moulage granuleuse contenue dans 5 un châssis. Elle a également pour objet un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. - On connaît déjà différents procédés pour la fabrication de pièces moulées au moyen de modèles susceptibles de S# gazéifier à haute température. Ces procédés sont groupés sous 10 la dénomination de "coulée à moule plein" ; leur caractéristique commune réside en ce que le modèle est "rongé" par la mas.-se en fusion déversée, la vitesse de coulée étant réglée, de préférence, de manière à éviter autant que possible la formation de vides entre la masse fondue déversée et le modèle qui 15 disparaît. Pour obtenir des pièces moulées exactes-, il est généralement nécessaire de durcir soigneusement le sable de moulage ou d'y incorporer des liants. L'utilisation de liants est préférable, car le durcissement mécanique des sables de moulage meubles, par exemple par secouage ou damage, risque 20 de détériorer les modèles dont la résistance mécanique est réduite. Pour éviter ces détériorations, on en vient de plus en plus fréquemment à poteyer la surfae externe des modèles, en particulier lorsqu'on utilise du sable de moulage en vrac» Bien que le procédé de coulée à moule plein ait pris 25 entre temps une place importante parmi les procédés de moulage et soit actuellement le plus économique pour la fabrication de pièces individuelles de grandes dimensions, il n'a pas pu s'affirmer pour le moulage de pièces en séries ou en masse. Si les modèles peuvent bien être exécutés pour chaque pièce 30 dans des conditions satisfaisantes de rentabilité, le façonnage des modèles perdus en matière-mousse nécessite des opérations manuelles plus ou moins compliquées, qui rendent le moulage en série peu économique. Le poteyage des modèles en matière-mousse réduit en outre notablement la perméabilité 35 aux gaz, qui est précisément importante pour le moulage d'après un modèle perdu en matière-mousse. L'utilisation, également connue, d'un sable fluide, sans liant, ne permet pas de supprimer le poteyage du modèle, si l'on choisit une substance de moulage d'un prix raisonnable, 4-0 dont la récupération n'entraîne pas de frais élevés. 6902288 2 2001291 On a donc besoin d'un procédé simple et économique pour le moulage en séries ou en masse, qui élimine dans une large mesure les interventions manuelles et permette de mettre en oeuvre les modèles éprouvés en matière-mousse gazéifiable, 5 malgré leur faible résistance mécanique. Le procédé conforme à l'invention résout ce problème de manière extrêmement simple. Il concerne la fabrication de pièces moulées au moyen de modèles, qui passent à l'état gazeux sous l'action du matériau fondu déversé et sont entourés d'une 10 substaîice de moulage granuleuse contenue dans un châssis. Selon le procédé de l'invention on commence par ameublir la substance de moulage dans un châssis à plaque de fond perméable aux gaz, par insuflation d'air comprimé ou similaire, pour produire un lit fluidisé, le cas échéant jusqu'à la mise en suspension, 15 en même temps qu'on introduit le modèle, on durcit ensuite la substance de moulage par étranglement de l'admission d'air comprimé, on déverse le matériau fondu de manière connue et l'on ameublit de nouveau à l'air comprimé la substance de moulage pour le démoulage de la pièce. 20 Le procédé conforme à l'invention se prête remarqua blement au moulage de pièces en séries ou en masse, dè même qu'à la fabrication, de pièces moulées individuelles. XI permet pour la première fois de noyer dans la substance de moulage, dans des conditions économiques, des modèles en matière-mousse 25 même de formes compliquées, sans qu'on ait à tenir compte de la résistance mécanique des modèles plus légers, plus minces et tendant à se combiner. Le travail manuel jusqu'à présent nécessaire pour retoucher" la surface externe ou y appliquer des enduits est supprimé. 3° A l'opposé des procédés de moulage usuels, le châssis est d'abord rempli de la substance de moulage granuleuse, qui est de.préférence exempte de liant, bien que pouvant en contenir, notamment s'il s'agit de grosses pièces moulées, en particulier de grande hauteur. Le modèle, par exemple en polystyrène-35 mousse, contenant tous les agencements auxiliaires nécessaires à la coulée, tels qu'une attaque de coulée, une barre d'alimentation et une masselôtte est introduit lentement, après insufflation de"1'air comprimé à travers la plaque de fond poreuse du châssis, dans le lit fluidisé de la substance de moulage meu-4-° blë, jusqu'à l'emplacement désiré. Il suffit"d'exercer à cet 6902288 3 2001291 effet sur le modèle une faible pression, ce qui évite les détériorations. La substance de moulage en turbulence lèche le modèle à la façon d'un liquide. Moyennant une manipulation correcte, le modèle n'est cependant pas soumis à une poussée ascen-5 sionnelle. Lorsque le modèle est parvenu à l'emplacement voulu dans la substance de moulage, celle-ci est durcie peu? un étranglement, de préférence graduel, de l'air comprimé. Au cours de cet étranglement de l'air comprimé jusqu'à l'interruption totale de l'admission, le sable de moulage se 10 durcit et enserre énergiquement le modèle de tous côtés et uniformément. Le matériau fondu peut être déversé immédiatement après l'interruption de l'admission d'air comprimé. Après la solidification du matériau fondu, le sable de moulage est de 15 nouveau mis en turbulence par insufflation d'air comprimé et la pièce moulée peut être facilement retirée. Il s'est révélé particulièrement avantageux que l'opération de coulée puisse être répétée aussi souvent qu'on le désire sans remplacement de la substance de moulage. Le procédé 20 selon l'invention convient par conséquent à la réalisation continue d'un processus de moulage, la succession dans le temps des opérations ne dépendant que du refroidissement de la substance de. moulage, du fait que des modèles en matière-mousse ne doivent pas être utilisés, si possible, à des températures supé-25 rieures à 80°C environ. En choisissant convenablement les rapports de poids entre la substance de moulage et la pièce moulée, il est possible toutefois d'obtenir par la mise en turbulence line température moyenne permettant une cadence de coulée relativement rapide. 30 Le procédé conforme à l'invention rend possible la mécanisation poussée de l'opération de moulage, par exemple pour des pièces en grandes séries, tels que les tambours de frein pour automobiles. La conduite d'air comprimé est commandée, avantageuse-35 ment, au moyen d'une soupape actionnée au pied, afin que le mouleur ait ses deux mains libres. Un seul et m^me opérateur • peut ainsi desservir plusieurs dispositifs, ce qui accroît encore davantage la rentabilité du procédé. Il est préférable en général d'utiliser du sable de moulage en vrac, notamment pour 4-0 la fabrication de pièces petites et moyennes. On obtient des 6902288 4 2001291 résultats particulièrement bons lorsqu'on utilise» comme substance de moulage, un matériau hautement réfractaire, par exemple du bioxyde de zirconium ou analogue, ou encore un sable en vrac contenant ce matériau. La mise en oeuvre de ces 5 matéria-ux coûteux est toutefois rentable dans le procédé selon l'invention, étant donné que la substance de moulage peut être toujours récupérée, et utilisée de nouveau, sans aucun traitement. Le bioxyde de zirconium, ou la substance de moulage en contenant, élimine le risque de pénétration redouté dans les 10 fonderies. La suppression totale ou partielle des poteyages usuels améliore la perméabilité aux gaz pendant la coulée. Pour des pièces moulées de grande hauteur, par exemple supérieure à 300 mm, il est recommandé, lors du durcissement de la substance de moulage en vrac par interruption de 15 l'admission d'air comprimé, d'effectuer un durcissement supplémentaire par établissement d'une dépression. On utilise avantageusement à cet effet une soupape à trois voies, qui dans ce cas règle également l'admission de l'air comprimé. La dépression est créée pareillement par une aspiration d'air à travers 20 le fond perméable aux gaz du châssis de moulage. Dans certains cas particuliers, il peut être nécessaire de renforcer l'action du vide pendant -un court laps de temps au moyen d'un vibreur usuel. Cette variante du procédé de l'invention permet elle-même la fabrication rationnelle de pièces moulées en masse. 25 En cas de besoin, on peut introduire dans la couche supérieure de la substance de moulage à l'emplacement d'entrée, des attaques de coulée de grande hauteur, qui nécessitent un recouvrement supplémentaire de la substance de moulage au-dessus de la pièce, ainsi que des entonnoirs de coulée perdus, 30 en matériau réfractaire. Le dessin annexé représente un dispositif préféré pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Ce dispositif est caractérisé par un châssis de moulage à plaque de fond perméable aux gaz, qui est relié, à l'aide 35 de brides et par l'intermédiaire d'une chambre d'équilibrage de pression, à une conduite d'air comprimé et à une soupape à trois voies. Cette dernière sert à l'admission et à l'évacuation de l'air comprimé et permet l'établissement d'une dépression. La plaque de fond perméable aux gaz est exécutée de préférence 4-° en un matériau frltté, poreux et résistant aux températures o'?02288 5 20y ; 291 élevées. Le châssis de moulage 1 destiné à recevoir le modèle est agencé de manière connue en soi, mais pourvu, selon l'invention, d'une plaque de fond 2, perméable aux gaz. Au moyen de 5 brides le châssis 1 est relié rigidement à une chambre d'équilibrage de pression 3, qui répartit l'air comprimé arrivant par une conduite 5 avant qu'il ne soit refoulé dans le châssis 1. La soupape à trois voies 6 peut être aisément actionnée au pied. Le châssis de moulage 1 et la chambre d'équilibrage de 10 pression 3 sont entourés avantageusement d'un récipient 8, servant à recueillir la substance de moulage projetée sous l'effet de la turbulence. Ce récipient est logé dans un socle 7 et peut être soulevé à l'aide de poignées 9» Le dispositif selon l'invention peut être adapté 15 dans une très large mesure aux besoins instantanés, mais doit satisfaire dans tous les cas aux conditions imposées par le procédé. En dehors de la forme de réalisation représentée, on peut en concevoir d'autres entrant dans le cadre général sus-défini de l'invention. 20 Une variante d'exécution du dispositif conforme à l'invention, qui convient en particulier aux substances de moulage contenant des liants, est caractérisée par une chambre d'équilibrage de pression 3, recouverte d'une plaque perméable aux gaz. Il suffit dans ce cas d'un simple châssis" de moulage 25 sans plaque de fond, qui est soulevé après le début du durcissement de la substance de moulage et amené sur la chaîne de moulage. Le dispositif est alors disponible pour le châssis de moulage suivant. Il va de soi que des modifications peuvent être appor-30 tées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention- 6902288 6 2001291 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la fabrication de pièces moulées au moyen de modèles, qui passent à l'état gazeux sous l'action du matériau fondu déversé et sont entourés d'une substance de 5 moulage granuleuse contenue dans un châssis, caractérisé en ce qu'on commence par ameublir la substance de moulage dans un châssis à plaque de fond perméable aux gaz, par Insufflation d'air comprimé ou similaire pour produire un lit fluidisé, le cas échéant jusqu'à la mise en suspension, en même temps 10 qu'on introduit le modèle, on durcit ensuite la substance de moulage par étranglement de l'admission d'air comprimé, on déverse le matériau fondu de manière connue et l'on ameublit de nouveau à l'air comprimé la substance de moulage pour le démoulage de la pièce. 15 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance de moulage est durcie, après l'introduction du modèle, par étranglement graduel de l'admission d'air comprimé. Procédé selon les revendications 1 et 2, caracté-20 risé en ce qu'après l'introduction du modèle et l'étranglement de l'admission d'air comprimé, on soumet la substance de moulage à un durcissement supplémentaire par établissement d'une dépression, par exemple .à l'aide d'une soupape à trois voies. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme substance de moulage un matériau hautement réfractaire, par exemple du bioxyde de zirconium, ou un sable en vrac contenant un tel matériau. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé par un châssis de moulage 30 (1) muni'd'une plaque de fond (2) perméable aux gaz et relié à l'aide de brides (4-) par l'intermédiaire d'une chambre d'équilibrage de pression (3) à une conduite d'air comprimé (5) et à une soupape à trois voies (6). 6.- Dispositif selon la revendications 5, caractérisé 35 en ce qu'il comporte une plaque de fond (2) perméable aux gaz, formée d'un matériau fritté, poreux et résistant aux températures élevées.