Brevet FR2005617A1 — publié le 19691212

T 69 10136 ii 2005617 L'invention concerne -un proc.édé et un dispositif pour la préparation de moulages en matériaux qui, à la température de coulée, s'évaporent intensivement ou se dissocient, ou renferment des composants qui, à cette température ou avant qu'elle soit atteinte, 5 s'évaporent intensivement ou se dissocient. Quand il s'agit de métaux, on connaît un procédé possible de préparation d'alliages, consistant à faire fondre des composants à bas point de fusion et à ajouter au mélange fondu des composants à point de fusion élevé, lesquels se dissolvent dans la masse 10 fondue* Cette possibilité est cependant fortement limitée, car, d'ordinaire-, avec l'augmentation de la concentration des composants à point de fusion élevé, la température de fusion de l'alliage augmente aussi. Ainsi, avant d'obtenir la composition voulue, il est nécessaire d'élever la température à un degré tel, qu'il en résulte 15 des pertes considérables et non contrôlables de certains constituants, lesquels commencent à s'évaporer intensivement et même, dans certains cas, à se sublimer. En conséquence, il s'avère impossible, non seulement d'obtenir des moulages en alliages com-p.osés d'éléments volatiles et à teneur considérable en composants 20 à point de fusion élevé, mais aussi d'obtenir les alliages eux-mêîMS dans des conditions normales. Pour certains autres matériaux, des difficultés apparaissent à cause de leur tendance à se dissocier facilement, avant même d'avoir atteint la température à laquelle ils sont suffisamment 25 fluides. Quelquefois, au cours même de la préparation de tels matériaux, on se heurte à des difficultés pareilles à celles qui ont été décrites plus haut pour les alliages métalliques : certains composants de départ sont susceptibles de se dissocier avant d'avoir atteint la température nécessaire à la préparation du maté— -30. riau de moulage à partir de ces composants. En pratique, on limite 1'évaporation ou la dissociation, jusqu'à un certain degré, en recouvrant la surface de la matière en fusion avec une couche de fondant ou avec des substances de protection tensio-actives. la couche de fondant empêche le 55 dégagement de vapeurs ou de produits de décomposition par dissociation de la matière en fusion, mais cela seulement tant que la pression de la vapeur ou celle de la dissociation ne dépasse pas la pression atmosphérique. En présence d'une pression supérieure, la couche de fondant -40 est détruite et perd son effet protecteur. 69 10136 2 2005617 La fusion des composants dans un autoclave, bien entendu toujours avec du fondant, offre la possibilité d'élaborer l'alliage sous une pression élevée, au moins égale ou supérieure à la pression de la vapeur du composant volatile à la température 5 de préparation de l'alliage, ou à la pression de dissociation du matérieu facilement dissociable. Mais la fusion dans l'autoclave ne résout pas encore le problème de l'obtention de moulages à partir de tels matériaux, car quand on supprime la pression ou quand on procède à une seconde fusion en vue de la coulée dans des 10 moules à la pression atmosphérique, l'effet indésirable mentionné ci-dessus d1évaporation ou de dissociation du composant volatile ou facilement dissociable réapparaît inévitablement. Enfermer dans un autoclave tout le système de fusion, avec les moules à couler et les conduits de raccordement, ne présenterait qu'une possibilité 15 théorique de solution du problème, car la réalisation d'un tel dispositif nécessiterait un appareillage excessivement coûteux qui, en principe, ne permettrait d'obtenir que des moulages uniques. On connaît, en outre, un procédé de moulage sous pression de métaux et autres matériaux, utilisant simultanément la contre-20 pression d'un gaz, et un dispositif pour la réalisation de ce procédé, permettant l'exécution du moulage (à partir du moment où l'on fait monter le métal fondu dans le tube d'alimentation du moule, jusqu'à la solidification du moulage) sous une pression de gaz réglable. Ce procédé ne permet pas, lui non plus, de mouler 25 des matériaux tels que ceux mentionnés ci-dessus, car l'absence de pression dans la chambre de fusion avant le remplissage du moule et la suppression de celle-ci (après la solidification du moulage) pour extraire le moulage du moule, ont elles aussi comme résultat une évaporation ou une dissociation, et parfois même un bouillon-30 nement du matérieu fondu. L'invention vise la création d'un procédé pour la préparation de moulages, permettant d'éliminer les inconvénients décrits plus haut, c.à.do un procédé permettant d'obtenir des moulages à partir de matériaux, quelque soit le rapport des températures de fusion, 35 d'évaporation ou de dissociation de ces matériaux ou de leurs composants. Selon l'invention, on atteint ce but en menant toute l'opération depuis le chauffage du matériau solide de départ ou de ses composants, lors de leur fusion ou de leur alliage pour l'obtention 40 de la matière à coulers jusqu'à l'extraction du moulage solidifié 69 10136 3 2005617 du moule) sous une pression réglable d'un gaz quelconque. le gaz de pression est choisi selon son action chimique sur les composants fondus, la valeur de la pression étant réglée selon les exigences des différentes étapes du procédé, mais restant toujours suffisam-5 ment grande pour éviter 11évaporation ou la dissociation. En outre» la pression continue à s'exercer sur la matière en fusion même après avoir cessé de s'exercer sur le moulage déjà solidifié. Lors de l'application du procédé selon l'invention, il est possible d'utiliser le gaz pour exercer la pression nécessaire à 10 l'introduction de la matière fondue dans le moule, pression qui est déjà créée dans le dispositif. Il suffit d'augmenter cette pression du côté du réservoir de la matière en fusion ou de diminuer la pression du côté du moule, afin que la différence de pression ainsi créée provoque un avancement de la matière fondue vers le moule, 15 avec une vitësse qui dépend de cette différence ^-e pression- Pour l'introduction de la matière en fusion dans le moule, on peut aussi utiliser, sans pour cela changer le principe du procédé selon l'invention, d'autres méthodes connues (par gravitation, en faisant tourner le dispositif de façon que la coulée soit 20 déversée du réservoir dans le moule, ou par pression créée à l'aide d'un piston). L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins 25 .schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant . trois modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel la matière en fusion est 30 introduite dans le moule sous l'action d'un gaz sous pression ; - les figures 2 et 3 illustrent un dispositif fonctionnant par gravitation j - la figure 4 est une vue d'un dispositif à pression par piston. 35 Le matériau de coulée ou ses composants sont placés dans un creuset 1, lequel est enfermé hermétiquement, de même que le dispositif de chauffage 2, dans une chambre 3. Le tube 4, destiné à la coulée de la matière en fusion, est fermé par un dispositif 5 de façon qu'avec l'élévation progressive de la température dans la m 'chambre 3 la pression dans celle-ci puisse être augmentée par 69 10136 4 2005617 l'introduction d'un gaz sous pression provenant d'un réservoir 6 par l'intermédiaire de valves 7 et 8„ Pendant cette opération la valve 9 est fermée et la valve 12 ouverte, de sorte que la chambre 10 se trouve sous pression atmosphérique, ce qui permet d'effectuer 5 les opérations auxiliaires nécessaires avec le moule H qui s'y trouveo Quand la matière à couler est prête, on isole chambre 10 et le moule 11 de l'atmosphère en fermant la valve 12, et on envoie dans ceux-ci;, par la valve 9, du gaz en provenance du réservoir 60 De cette façon on crée dans tout le système la même pression de gaz, suffisamment grande pour éviter 1!évaporation ou la dissociation de la masse en fusion» Etant donné que la pression de gaz exercée sur les deux faces de la cloison 5 est la même, cette dernière peut être enlevée s ce qui ne provoque aucun changement, ni de la pression dans If» un endroit quelconque du dispositif, ni de la condition de la masse fondues Puiss en créant la différence de pression désirée entre la chambre 3 du réservoir de matière fondue et la chambre 10 du moule (ce qui, par exemple, peut être obtenu par une élévation supplémen-20 taire de la pression dans la chambre 3 ), la matière fondue monte dans le tube d'alimentation 4 et remplit le moule 11. Immédiatement après, on égalise à nouveau les pressions dans les chambres 3 et 10, par exemple en augmentant la pression dans la chambre 10 jusqu'à §©11 e de la chambre 3 et, en conséquence, la matière fondue se trou-25 vant dans le tube d'alimentation retourne dans le réservoir de matière fondue 1. A ce moment, la cloison 5 peut être fermée, tandis que dans la chambre 10 du moule on peut procéder à un refroidisse:^ ment accéléré du moule 11 déjà rempli, et après solidification du moulage, on supprime la pression en fermant la valve 9 et en ouvrant 30 la valve 12» Ensuite, il est possible d'extraire -le moulage prêt du moule 11 o On répète l'opération en plaçant un nouveau moule vide et en élevant ensuite de nouveau la pression dans la chambre 10, en ouvrant 'la cloison 5 et en introduisant une nouvelle portion de matière fondue dans le moule 11 « 35 L'opération peut être exécutée pratiquement sans pertes par évaporation ou dissociation, si la surface libre de la matière ea fusion dans le réservoir 1 est protégée par une couche de fondant convenable. Tant que dans la chambre 3 la pression du gaz est maintenue plus haute que la pression d5évaporation ou de dissoeia-40 tion de n'importe lequel des composants de la matière à mouler, la BAD ORJGJNAU 69 10136 5 2005617 couche protectrice de fondant reste entière et il n'y a pas dégagement de vapeurs ou de produits de dissociation. Une variante équivalente de réalisation du dispositif de mise en oeuvre du procédé peut être obtenue en plaçant le creuset 5 contenant le matériau à mouler fondu dans une enceinte hermétiquement close. Dans ce cas, par un réglage analogue de la pression dans le creuset, on peut réaliser la même opération, le dispositif de chauffage et la chambre dans laquelle celui-ci est disposé pouvant rester libres à la pression atmosphérique. 10 Gomme il apparaît des figures 2 et 3» le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, fonctionnant par gravitation, possède les mêmes éléments de base que le dispositif de la figure 1 , ce qui permet de conserver entièrement la même séquence des opérations, nécessitant toutefois, pour l'introduction 15 de la matière fondue dans le moule, de faire tourner le dispositif entier de la position indiquée sur la figure 2, jusqu'à la position indiquée sur la figure 5. Le réservoir de matière fondue est hermétiquement fermé, et il devient superflu de l'enfermer, ainsi que le dispositif de chauffage 2, dans une enceinte comme dans le ;2Q cas. de la figure 1. Les composants du matériau de moulage placés dans le creuset 1 sont^j'dans le cas du dispositif représenté sur la figure 2, chauffés à l'aide du dispositif de chauffage 2 et se trouvent sous l'effet d'une pression créée par un gaz provenant d'un réservoir à gaz comprimé 6, ce qui est réalisé par l'ouverture 25 des valves 7, 8 et 9, cette pression étant suffisamment grande pour ne pas permettre 1'évaporation ou la dissociation du matériau de moulage ou de l'un quelconque de ses composants à la température qui doit être atteinte pour effectuer le moulage. Quand on a atteint cette température, on fait tourner le dispositif jusqu'à la posi-3û..~ tion représentée sur la figure 3, la cloison 5 étant ouverte, pour remplir par gravitation le moule 11 avec la matière en fusion. Après avoir terminé le moulage, on ferme la cloison 5* Quand le tube d'alimentation 4 est convenablement exécuté, la fermeture de la cloison 5 peut s'effectuer à la suite de la rotation du 35 dispositif dans sa position de départ (figure 2) et, après avoir fermé la valve 9 et ouvert la valve 12, on peut extraire le moulage déjà solidifié du moule 11, qui ne se trouve pas sous pression. Si on dispose sur le chemin de la coulée dans le tube d'alimentation 4 un cylindre doseur 13 (figure 4) dans lequel se déplace 40 un piston 14, la matière en fusion arrivant dans ce cylindre sous 69 10136 6 2005617 l'action de la différence de pression de gaz peut, après la fermeture de la cloison 5, être introduite dans le moule par déplacement du piston 14. Une valve 15 permet d'égaliser la pression derrière le piston 14 avec celle de la chambre de fusion 3, afin que la 5 masse fondue restée dans le tube d'alimentation puisse retourner dans le réservoir, A la fin de la course du piston, on ferme la valve 9 et on ouvre la valve 12, dans la chambre 10 s'établit la pression atmosphérique et le moulage solidifié peut être extrait du moule 11 <> 10 Chacun des dispositifs décrits peut être utilisé pour le moulage de matériaux réactifs, en appliquant, au choix, un milieu gazeux protecteur soit neutre, soit réducteur. J3i'en entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à 15 titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 10136 7 2005617 KEVBroiOAIIOHS 1. Un procédé de préparation de moulages, plus spécialement de moulages en matériaux qui, à la température de coulée, s'évaporent ou se dissocient intensivement, caractérisé en ce que tout le procédé, depuis le chauffage des matériaux solides de 5 départ jusqu'à la solidification des moulages finis, s'effectue sous une pression assurée par un gaz comprimé et réglée selon les exigences des différentes phases du procédé mais demeurant toujours supérieure à la pression d'évaporation ou de dissociation de n'importe lequel des composants du matériau à mouler à la tempéra-10 ture correspondante, 2. Un procédé de préparation de moulages selon la revendication 1 t caractérisé en ce que pendant la fusion du matériau, ainsi qu'après la solidification du moulage, la chambre du moule se trouve sous pression atmosphérique, immédiatement avant la coulée du matériau dans le moule ainsi qu'après le remplissage, et les pressions sont égalisées, tandis que la coulée elle-même s'effectue sous l'action d'une différence de pression appropriée entre la pression de la chambre de fusion et celle du moule,, t 3. Un procédé de préparation de moulages selon la revendica-20 tion 1, caractérisé en ce que pendant le remplissage du moule avec la masse fondue, la pression du gaz dans la chambre de fusion et dans le moule est la même et le remplissage s'effectue par gravi-. tation, le réservoir avec la matière en fusion étant placé à un niveau supérieur à celui du moule» ^5 4. Un procédé de préparation de moulages selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que pendant le remplissage du moule ave© la masse fondue, les pressions du gas dans la chambre de fusion et dans le moule sont égales» et le remplissage s'effectue sous l'action de la pression d'un piston» 30 5. Un dispositif pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé de deux chambres, une de fusion et une de moulage, dans chacune desquelles, à l'aide d'un système de conduites et de valves;, on crée la pression voulue en se servant pour cela d'un gaz prove-35 nant d'un réservoir à gaz comprimé, lesdites deux chambres étant raccordées entre elles par un tube d'alimentation et une cloison réglable servantràétablir ou à interrompre la. communication entre 69 10136 3 2005617 les deux chambres. 6. Les moulages caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 4 ci-dessus.