Brevet FR2027151A1 — publié le 19700925

i 2027151 La présente invention concerne un procédé pour faire d'une manière répétitive des pièces moulées en coquille compliquées et vise plus particulièrement un procédé selon lequel on emploie un appareil de moulage en coquille grandement simplifié. 5 Dans la pratique jusqu'à présent en usage pour la coulée en coquille de pièces compliquées comprenant des parties en contre-dépouille et des évidements, on garnissait la coquille d'un certain nombre de noyaux mobiles qui peuvent être retirés delà cavité de la coquille pour permettre l'éjection de la pièce coulée. 10 Les noyaux mobiles exigent que la machine soit équipée, fréquemment sur ses six faces, d'un mécanisme de manoeuvre compliqué, qui agit au moment opportun dans le cycle de fonctionnement de la machine elle-même pour insérer les noyaux et les retirer. La présente invention permet l'élimination de tous ces noyaux et de 15 leurs mécanismes de manoeuvre. De plus, les pièces coulées en coquille de forme compliquée comprennent habituellement diverses parties ayant des épaisseurs de parois très différentes. Dans la fabrication de pièces munies d'ailettes pour le refroidissement par l'air d'un corps échauffé, 20 par exemple un cylindre pour un moteur à combustion interne ou d'autres pièces comportant des rainures très rapprochées, les ailettes et les rainures sont cause que certaines sections sont longues et minces tandis que les bases, à partir desquelles partent les ailettes ou dans lesquelles sont creusées les rainures, 25 sont comparativement plutôt épaisses et massives. Lorsqu'on coule en coquille des pièces de cette nature, il est nécessaire de refroidir à des taux différents les différentes régions de la coquille parce que l'accumulation de chaleur dans la coquille varie d'une région à l'autre en fonction de la surface de la coquille 30 et aussi de la masse de métal à laquelle est.exposée chaque partie de surface. Ainsi, une région où il y a des ailettes n'a be- » soin que d'extraire une petite quantité dé chaleur de la pièce n.oulée et ne nécessite qu'un faible volume d'eau de refroidissement, tandis que la base ou corps de la pièce coulée contient 35 une quantité beaucoup plus grande de chaleur qu'il faut faire passer dans la coquille, et la région de la coquille qui se trouve en face de la base du corps de la pièce coulée doit être refroidie à un taux rapide en raison du grand volume de métal fondu auquel elle est exposée. Cette surface de coquille nécessite 69 45073 2 2027151 alors vin volume d'eau de refroidissement plus important. La présente invention élimine tous les problèmes de refroidissement en fournissant une coquille qui est enlevée en totalité de la machine à chaque opération de coulée ou à chaque moulage, qui est démon-5 tée, prérefroidie ou préchauffée et remontée et réinsérée dans la machine pour la coulée suivante. L'emploi de pièces séparées pour former dans une pièce coulée en coquille des parties présentant des contre-dépouilles est bien connu et est parfois employé pour remplacer les noyaux mobiles 10 précédemment mentionnés ou en liaison avec de tels noyaux mobiles. Ces pièces séparées sont mises en place dans la coquille pendant que les parties fixes de la coquille sont fixées sur les plaques de la machine et sont éjectées en même temps que la pièce coulée dont elles seront séparées plus tard. En général, l'emploi de 15 pièces séparées n'est pas encouragé dans la technique du fait de la difficulté et de l'incommodité qu'il y a à les mettre convenablement en place dans une machine chaude et pour diverses autres raisons, et on ne recourt à cette solution que lorsqu'il n'est pas possible de fabriquer la pièce économiquement de quelque autre 20 manière. La présente invention comprend d'une manière générale un procédé dans lequel on fournit une série de noyaux de coquille et d'éléments d'impression. Ces éléments de coquille sont lubrifiés et amenés à une température prédéterminée appropriée, et sont as-25 semblés pour constituer une structure unitaire de coquille ; la structure de coquille unitaire est alors insérée dans ou entre les platines d'une machine à mouler en coquille à peu près classique, la machine est fermée et on effectue le moulage. Après l'injection du métal à couler en coquille, on retire de la machine 30 toute la coquille avec la pièce moulée à l'intérieur, et on les démonte l'une de l'autre. On enlève la pièce moulée de la coquille à cet endroit du procédé et on refait passer les parties de coquille dans les cycles de chauffage, de graissage de l'ensemble et de coulée. 35 Du fait que la totalité des parties de la coquille qui consti tuent la coquille unitaire assemblée se trouve disponible pour un traitement préalable à 1'extérieur de la machine et peuvent être amenées à une température réglée avec précision avant d'être assemblées, il n'est pas nécessaire de munir la machine des 69 45073 3 2027151 connexions habituelles d'eau de refroidissement, et il n'y a pas de difficulté dues à ce qu'une partie de la coquille s'échaufferait plus qu'une autre du fait d'accumulation de chaleur résultant du moulage de pièces coulées successives. En outre, on verra 5 qu'il n'y a pas de difficultés dues à une lubrification incorrecte de la coquille parce que chaque élément de l'ensemble peut être plongé dans ion bain de lubrifiant maintenu à la température appropriée, pendant qu'il est séparé de tous les autres éléments dont la réunion constitue la cavité de coquille complété avant 10 l'assemblage et l'insertion dans la machine. Celui qui fait fonctionner la machine dans laquelle on emploie le procédé de l'invention n'a pas besoin d'insérer des pièces isolées dans une coquille fixée sur les plaques de la machine, et on lui épargne ainsi la tâche peu agréable d'avoir à travailler dans 15 un espace très chaud entre les plaques de la coquille quand la machine est ouverte. Divers autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante considérée en liaison avec les dessins annexés représentant à titre illustratif 20 mais nullement limitatif un mode de réalisation préféré de l'invention . Sur les dessins, la figure 1 est une vue éclatée quelque peu schématique d'une' série de noyaux de coquille et d'éléments d'impression nécessaires 25 pour faire une pièce coulée, avant l'assemblage, et qui sont représentés associés à une pièce coulée terminée ; la figure 2 est une coupe fragmentaire d'une machine à couler en coquille, certaines parties étant arrachées, machine dans laquelle on a chargé les éléments de coquille assemblés montrés sur 30 la figure 1 ; et la figure 3 est une vue fragmentaire de la machine à couler en coquille ouverte et des éléments de coquille assemblés pendant le chargement avant une opération de coulée. Les dessins représentent successivement les stades principaux 35 du procédé de l'invention. L'exposé et les dessins se réfèrent à la coulée en coquille cfune pièce comportant des ailettes et des noyaux selon deux axes perpendiculaires l'un à l'autre, cette pièce hypothétique ayant été choisie à titre d'exemple en raison des diverses épaisseurs de parois impliquées et du fait que la pièce 69 45073 4 2027151 est telle que normalement il faudrait des noyaux latéraux, et aussi parce que la pièce nécessiterait normalement des noyaux placés avec beaucoup de soin, et qui sont difficiles à refroidir d'une manière uniforme et qui ont bien des chances de se rompre 5 en service. La pièce est telle qu'il serait pratiquement impossible de la réaliser avec les procédés et les appareils connus de coulée en coquille. La figure 1 des dessins représente d'une manière générale les pièces qui seraient nécessaires pour former la pièce munie 10 d'ailettes et de noyaux. Comme il est indiqué, on peut considérer une plaque d'impression 10 comme l'élément par rapport auquel sont disposées les autres parties de noyau. La plaque 10 est munie d'un élément de noyau central 11 et est associée avec des éléments de noyaux latéraux 12 et 13 qui coopèrent pour consti-15 tuer tin noyau circulaire formant un alésage à gradins d'un bout à l'autre de la pièce coulée. L'élément de noyau central 11 forme un alésage débouchant sur une face de la pièce coulée et recoupant l'alésage formé par les éléments de noyaux latéraux 12 et 13 suivant des axes mutuellement perpendiculaires. 20 En face de la plaque d'impression 10, la pièce coulée est telle qu'il faut des surfaces munies d'ailettes, l'angle des ailettes convergeant vers une région centrale où les ailettes sont normales à la ligne de séparation de la pièce coulée. Il serait pratiquement impossible, avec n'importe quel appareil connu 25 de moulage en coquille, de réaliser cette pièce moulée sans avoir à recourir à une machine extrêmement compliquée et coûteuse. Les parties munies d'ailettes sont formées par trois sections de coquille 15, 16 et 17. Pour compliquer encore la pièce coulée, on a supposé qu'on 30 est obligé de former des passages supérieurs et inférieurs 19 et 20 dans une paroi de la pièce, en face de la région munie d'ailettes. Ces passages sont formés par des noyaux minces 21 et 22 en forme de broche qui sont maintenus dans la plaque d'impression 10 et s'étendent dans la cavité selon des axes divergents. Les 35 noyaux minces ou broches doivent être enlevés avant qu'on puisse séparer la pièce coulée de la coquille. Dans une machine classique, où la pièce coulée est retirée, de la machine selon un trajet s'étendant le long de l'axe de la machine, il n'existe pas de . moyen d'employer des noyaux en forme de broche pour former des 69 45073 2027151 passages divergents ou convergents ayant la forme représentée. Mais avec la présente invention c'est une affaire simple que de former de tels passages, parce que les noyaux en forme de broche sont assemblés et retirés de la plaque d'impression 10 en dehors 5 de la machine à couler en coquille. Lorsque les parties de coquille ont été assemblées les unes avec les autres, l'ensemble unitaire, qui est désigné maintenant par la référence 30 sur la figure 2, est placé dans une machine à couler en coquille par n'importe $uel dispositif de chargement ap-10 proprié. Les figures 2 et 3 montrent une machine classique à couler en coquille qui comprend ûne platine fixe 31 et une platine mobile 3L2 actionnées de la manière habituelle par un cylindre de manoeuvre classique 34 (non représenté). Une plaque classique 35 actionnant la broche d'éjection est supportée entre les extrémités 15 de la machine et est actionnée par un cylindre éjecteur (non représenté) . Le cylindre éjecteur et la plaque de broche d'éjection agissent pour déplacer vers l'avant les broches d'éjection 38, 39 afin de faire sortir tout l'ensemble 30 de la machine pour l'amener dans la position représentée sur la figure 3 à la fin de 20 la partie de cycle relative à la coulée proprement dite. Un porte-coquille 40 qui serait normalement une partie de la coquille supérieure de la machine est fixé sur la plaque fixe 31 et un deuxième porte-coquille 41 est fixé sur la platine mobile de la machine 32. Dans des circonstances normales, le porte-co-25 quille 41 comprendrait la moitié de coquille d'éjecteur et serait pourvu d'une cavité de coquille et de toutes les conduites de refroidissement habituelles nécessaires pour maintenir les parties de coquille à la température désirée. Une goulotte de coulée 42 est fixée sur la plaque fixe 31 de 30 la machine et s'étend à travers la plaque de machine et le porte-coquille 40. La goulotte de coulée se termine par l'ouverture habituelle de jet de coulée 43 qui, à son tour, communique avec un passage de jet 44 dans la plaque de base 10, le passage s:étendant vers le haut jusque dans l'espace de la coquille situé autour du 35 noyau 11 et entre le noyau 11 et le reste des parties de coquille quand ces parties de coquille sont assemblées dans la position que montrent les figures 2 et 3. - Une fois que les éléments -de coquille assemblés ont été placés dans la machine, on peut verser du métal dans la goulotte de 69 45073 6 2027151 coulée 42, le refouler dans la coquille de la façon normale par un cylindre de coulée approprié 44, et terminer la coulée aux pressions de coulée en coquille très élevées habituelles, qui peuvent être de l'ordre de 140 à 560 bars. 5 Une fois la coulée terminée, on éjecte tout l'ensemble de la machine comme 1'indique la figure 3. Dans ce cas, les éléments de coquille assemblés 30 sont représentés comme contenant à leur intérieur la pièce coulée. Une fois que les éléments de coquille assemblés et la pièce 10 coulée ont été retirés de la machine, on sépare les uns des autres les éléments de coquille, comme le montre la figure 1, pour enlever des éléments de coquille la pièce coulée qui est maintenant terminée et qui est désignée par 45. La figure 1 montre également la manière de démonter les parties de coquille les unes des autres. 15 Les parties de coquille se séparent dans quatre directions. La partie de coquille 17 qui forme les ailettes centrales peut être enlevée en premier, et ensuite les parties de coquille portant les ailettes associées 15 et 16, sortiront sans difficulté. Les noyaux en forme de broche 21 et 22 peuvent être retirés succes-20 sivement à partir de leur ouverture dans la plaque 10. La plaque d'impression 10 peut être retirée en arrière et finalement on retire les éléments de coquille supérieur et inférieur 12 et 13 pour libérer entièrement la pièce coulée. Les parties de coquille 10, 12, 13, 15, 16, 17, 21 et 22 peu-25 vent alors être placées dans un bain de lubrifiant maintenu à une température appropriée. Le bain de lubrifiant peut être maintenu à une température de, par exemple, 149°C et le bain peut contenir un lubrifiant sous forme d'une suspension graphitée. Les parties de coquille tendront à prendre la température du bain et une min-30 ce pellicule de lubrifiant sera déposée sur elle. Après une durée prédéterminée de séjour dans le bain, les parties de coquille sont enlevées du bain chauffant, sont séchées et sont ensuite assemblées comme il a été décrit précédemment à propos de la figure 1. Le fait de retirer les parties de coquille du bain pendant 35 qu'elles sont chauffées vaporisera de la surface de la pièce le véhicule liquide et la partie de coquille en acier restera recouverte d'une pellicule uniforme extrêmement mince de graphite qui empêchera les pièces d'acier formant la coquille de rester collées pëndarit un stade ultérieur de coulée. Dans la pratique ) 45073 2027151 7 • ' actuelle où la lubrification de la coquille est faite par l'opéra teur qui, entre coulées, enduit les pièces de coquille dans la machine, la lubrification des parties de coquille est un stade dangereux et qui n'est pas effectué d'une manière sûre. L'opé-5 rateur lubrifie la coquille lorsqu'il a l'impression que c'est nécessaire et fréquemment il ne lubrifie pas toutes les parties de coquille qui en ont besoin. On voit que la présente invention permet de couler en coquille des pièces de forme compliquée et supprime l'enlèvement 10 des noyaux qui sont normalement présents dans de telles pièces à couler en coquille. La cavité de forme compliquée est réalisée par plusieurs parties de coquille associées qui sont éjectées de la machine en même temps que la pièce coulée. Lés parties de coquille, les noyaux et les plaques d'impression peuvent, par des 15 forces appropriées mécaniques pneumatiques ou hydrauliques, être retirées dans les stades indiqués sur la figure 3 des dessins, et peuvent être désolidarisées des parties de coquille par vibrations soniques ou ultra-soniques de telle façon qu'on peut, avec l'aide d'une force relativement peu importante, dégager la pièce 20 coulée des parties de coquille. On voit également que la présente invention élimine les ensembles de refroidissement par eau qui sont très compliqués et qui ajoutent sensiblement au coût actuel du moulage en coquille, et sont d'un entretien extrêmement coûteux. Les trous de refroi-25 dissement par eau qui sont actuellement percés dans une coquille sont limités par la forme des parties de coquille, par l'emplacement des broches d'éjection, par les ouvertures pour les noyaux et par les pièces rapportées insérées, si bien que les ensembles actuels de refroidissement par eau ne sont jamais parfaits et 30 entraînent des différences de température et des contraintes rési duelles qui sont cause que les pièces de coquille en acier périssent par la chaleur. L'ensemble classique de refroidissement par eau est selon l'invention remplacé par une simple immersion des parties selon un cycle de temps prédéterminé, comme on l'a expli— 35 qué plus haut. Si on le désire, on peut employer des dispositifs de chargement mécanique si les parties de coquille assemblées sont lourdes Une caractéristique des parties de coquille employées pour forn.er des parties de pièce coulée d'un poids élevé c'est que ces 69 45073 8 2027151 éléments sont surchauffés, qu'ils se collent et qu'ils ralentissent le processus ue coulée du fait qu'ils nécessitent un temps de refroidissement plus long entre des coulées successives. Avec les parties de coquille amovibles de l'invention, les parties de forte 5 épaisseur ne sont chauffées que par une seule coulée et peuvent être ensuite convenablement refroidies et amenées à la température de coulée initiale uniforme désirée. Avec les procédés actuellement en usage, les noyaux minces entourés par du métal fondu absorbent à chaque coulée une quantité de chaleur augmentant ré-10 gulièrement. Si la section droite des noyaux et le refroidissement par l'eau n'enlèvent pas une quantité de chaleur identique avant que la coulée suivante se produise, la chaleur s'accumule, élève de plus en plus la température du noyau, d'où il s'ensuit qu'il faut ralentir le cycle de coulée pour donner la possibilité à 15 l'élément de noyau mince de se refroidir et d'empêcher une surchauffe localisée. Toutefois, même avec des durées de cycles très longues, les parties de noyaux sont fréquemeent l'objet de surchauffes, se collent et sont sujettes à périr prématurément. Un autre avantage important de la présente invention c'est que 20 dans beaucoup de coquilles de grande dimension il y a des noyaux de faible dimension, disposés dans la demi-coquille côté couvercle ou dans la demi-coquille côté éjecteur ou sur l'un des noyaux latéraux, et qui ne peuvent être remplacés qu'en démontant toute la coquille, ce qui peut prendre des heures ou même des jours. 25 Dans le procédé nouveau selon la présente invention, si une partie de noyau particulière périt on peut la remplacer instantanément pendant l'opération de montage suivante, étant donné que la présente invention prévoit qu'on dispose toujours à tout moment de parties de coquille de réserve, d'autant•plus que le fonctionne-30 ment continu du procédé de l'invention nécessite qu'il y ait une coquille complète en cours d'assemblage, une autre en place dans la machine, et une troisième qui se trouve au stade où l'on retire la pièce coulée. L'avantage qu'il y a à préchauffer convenablement les parties 3 5 creuses avant de faire la première coulée élimine un autre inconvénient qui accompagne inévitablemént les procédés actuels de coulée en coquille. Actuellement, on préchauffe les coquilles avec des chalumeaux mais la coquille n'atteint jamais la température de fonctionnement à laquelle on peut produire de bonnes 69 45073 9 202715.1 pièces coulées avant qu'on ait effectué un certain nombre de cycles de coulée. La pratique actuelle consiste à" rebuter de 5 à 30 pièces coulées lorsqu'on commence une série de coulées. L'élimination de cette mise au rebut au début de chaque série de cou-5 lée, élimination qui est possible grâce à la présente invention, augmente l'efficacité du procédé. Bien entendu, la présente invention élimine tous les dispositifs d'extraction mécanique de noyaux selon un certain angle qui sont disposés dans la machine, si bien que la machine à couler en 10 coquille elle-même peut être beaucoup moins compliquée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode opératoire et à l'exemple décrit et représenté et peut recevoir diverses variantes rentrant dans l'esprit et la portée de l'invention. 69 45073 10 2027151 REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser de façon répétitive des pièces coulées en coquille de formes compliquées, caractérisé par le fait qu'il comprend les stades consistant à : assembler un groupe de 5 noyaux de coquille séparables et d'éléments d'impression pour constituer une coquille unitaire à l'intérieur de laquelle il y a au moins une cavité de coulée complète, insérer cette coquille unitaire entre les platines d'une machine à couler en coquille, fermer les platines de la machine pour maintenir assemblées les par-10 ties de la coquille unitaire, injecter sous pression élevée du . métal dans la coquille pour former un objet coulé en coquille, retirer de la machine à couler en coquille la coquille avec l'objet coulé à son intérieur, démonter la coquille pour en enlever la pièce coulée et séparer les noyaux de coquille et les éléments 15 d'impression, et assembler de nouveau ou remonter le groupe de noyaux de coquille séparables et d'éléments d'impression pour répéter à nouveau les stades précités. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend le s^ade consistant à préchauffer à les températures 20 de travail prédéterminées chacun des noyaux de coquille et des éléments d1impression précités. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le stade supplémentaire consistant à lubrifier et à préchauffer a des températures de travail prédéterminées chacvin des noyaux de coquille 25 précités et des éléments d'impression précités. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le stade de lubrification s'effectue en plongeant les noyaux de coquille et les éléments d'impression précités dans une solu- ' tion contenant un lubrifiant, et en séchant avant le montage les 30 noyaux de coquille et les éléments d'impression précités.