Brevet FR2098425A1 — publié le 19720310

La présente invention se rapporte à un procédé de joulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, illle concerne, plus particulièrement, un procédé de coulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygè-5 ne, permettant de produire un article coulé par injection sans défaut, ne présentant presque aucun amoindrissement de solidité, en rassemblant les pores de retrait dans des parties peu importantes du produit coulé qui peuvent être retirées après coulage ou n'ont pas à être très solides lors de l'utilisation 10 du produit. Le procédé de coulage par injection sous pression est un procédé de coulage très efficace pour produire en série de façon rentable des articles coulés présentant une belle rurface de coulée et une précision dimensionnelle élevée. 15 Cependant, selon les procédés de coulage par injection sous pression classiques, l'air emprisonné dans le métal fondu pendant son injection dans la cavité du moule y demeure sous forme de soufflures dans le produit coulé. Par conséquent, l'article coulé ainsi obtenu présente une résistance mécanique amoindrie 20 et ne convient pas pour être utilisé pour des pièces de machine, des éléments structuraux ou analogues , de la solidité desquels on doit être très sûr. Dans le procédé de coulage par injectio" sous pression avec insufflation d'oxygène, on effectue le coulage par 25 injection en introduisant de l'oxygène dans l'appareil de coulage par injection pour chasser l'air qui était présent auparavant dans la cavité du moule et dans le passage d'injection du méts" fondu, par exemple le chenal et le manchon de coulée. Selon ce procédé, l'oxygène emprisonné dans le métal fondu qui jQ a été injecté dans la cavité du moule réagit immédiatement sur ledit métal fondu pour produire de fines particules d'oxydes du métal dans l'article coulé, ce qui permet d'obtenir un article coulé métallique presque entièrement dépourvu de soufflures. Cependant, l'article coulé obtenu par le pro-55 cédé de coulage nous pression avec insufflation d'oxygène ci-dessus comporte le défaut qu'il peut se former dans l'article des pores de retrait très grands, par rapport à l'article obtenu par le procédé de coulage par injection classique- Par conséquent, l'effet excellent mentionné ci-dessus provenant du 40 procédé de coulage par injection sous pression avec insufflation 71 25868 2 2098425 d'oxygène est marqué par un tel défaut. Le métal fondu injecté dans la cavité du moule selon le procédé de coulage par injection subit un retrait en se solidifiant et a tendance à former des pores de retrait dans la portion de l'article coulé où il 5 se produit des retards de solidification. Selon le procédé de coulage par injection classique, cependant, l'air emprisonné dans le métal coulé par injection se disperse et est retenu sous forme de nombreuses bulles d'air comprimé dans toute l'étendue du métal fondu remplissant la cavité du moule, et ces 10 bulles d'air se dilatent dans une certaine mesure lors de la solidification et du retrait du métal fondu, ce qui empêche les pores de retrait de se former, du fait du degré de dilatation des bulles. D'autre part, selon le procédé de coulage par injection ^ous pression avec insufflation d'oxygène, du fait du 15 très petit nombre de bulles d'air contenues dans le métal fondu, on suppose que les pores de retrait dus à la solidification et au retrait du métal fondu se rassemblent dans la partie de l'article coulé présentant un retard de solidification. La présente invention s'appuie sur le principe 20 mentionné ci-dessus, à savoir que, dans ]'article coulé obtenu par le procédé de coulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, les grands pores de retrait apparaissent de façon concentrique dans la partie de l'article où la solidification est relativement en retard ; elle concerne un procédé 25 de coulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, caractérisé en ce que l'on utilise un ensemble de moules comprenant un moule fixe et un moule mobile dont chacun comporte des zones thermiquement isolées dans la partie de sa paroi qui doit être au contact avec une partie sans importance d'un ar-50 ticle coulé devant être formé dans sa cavité, ladite partie sans importance devant être retirée par des moyens mécaniques une fois achevé le coulage, ou ne devant pas conserver obligatoirement sa résistance lors de l'utilisation de l'article. Selon l'invention, le métal fondu injecté dans la cavité du moule présente un re-35 tard de solidification dans chaque partie qui est en contact avec chaque zone isolée, par rapport à la solidification dans chaque partie qui est en contact avec chaque zone isolée, par rapport à la solidification dans d'autres parties du métal fondu, de sorte que la majorité des pores de retrait se rassemblent dans 40 les parties sans importance de l'article coulé, sans que les 71 25C ~ 3 3 2098425 pores de retrait oui se sont former dans d'autres parties importantes de l'article coulé qui doivent conserver leur solidité. On peut- for-mer les zones suenent iso lées dans la partie de la parci du "oule sn formant des parties er creux dars cet~e paroi et en insérant dans chacune de ces parties en creux ou niches un élément d'insertion sn matière céramique présentant une forme correspondant à ladite niche où un élément d'insertion métallique dont la section droite a la forme d'une "bobine pour constituer les intervalles entre la paroi du moule et l'élément d'insertion, une fois 1*emboîtement achevé. On peut modifier le aone thermiquement isolée ci-dessus en prévoyant des fils de chauffage incorporés dans la sc-ne isolée thermiquement et la paroi du moule et les traversant, de façon à mettre en oeuvre plus efficacement le procédé selon l'invention. Un procédé perfectionné de coulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène , permettant de produire des articles coulés dans lesquels les pores de retrait sont rassemblés dans des parties sans importance de l'article coulé n'ayant pas à être solides ; un procédé perfectionné de coulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène» permettant "de produire des articles coulés sans défaut, dont on élimine presque complètement l'amoindrissement de solidité du aux pores de retrait et aux soufflures pendant l'utilisation du produit ; un procédé perfectionné de coulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène permettant de produire des articles coulés pouvant être utilisés comme pièces de machine et éléments structuraux, La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : la figure 1 est une coupe longitudinale représentant la partie principale d'un appareil de coulage par injection destiné à mettre en oeuvre le procédé de coulage par injection selon l'invention, pour couler un couvercle latéral d'un boîtier pour petits moteurs électriques i la figure 2 est une coupe de l'appareil de la figure 1, suivant la ligne A-A de cette figure ; la figure 3 est une coupe longitudinale d'un 71 25868 4 2098425 produit réalisé avec l'appareil de la figure 1, montrant l'état de ce produit retiré juste après l'achèvement du coulage ; la figure 4 est une coupe longitudinale du produit de la figure 3, mais montrant son état après finition ; 5 la figure 5 est une coupe représentant une zone thermiquement isolée formée dans la paroi du moule ; la figure 6 est une coupe représentant une variante de la zone thermiquement isolée représentée sur la figure 5» et 10 la figure 7 est une coupe représentant un autre mode d'exécution de la zone thermiquement isolée représentée sur la figure 5* Eù se référant aux figures 1 et 2, l'appareil de coulage par injection comprend une 'plaque de moule 1, un mou-15 le fixe 11 fixé à la plaque 1 et un moule mobile 12 qui doit être mis en contact étroit avec le moule fixe 11 sous l'action d'un piston de serrage de moule 3, de façon que, lorsque le moule fixe 11 est entièrement en contact avec le moule mobile 12, il puisse se former un moule fendu dans lequel se trouvent une 20 cavité de moule de forme désirée 4 et un chenal 5 de faible section droite. Un manchon d'infection de métal fondu 6 traverse la plaque 1 et envoie un métal fondu H qui est versé dans la cavité du moule 4 par un chenal 5 sous l'action d'un plongeur 7 qui effectue un mouvement alternatif le long de la paroi inté-25 rieure du manchon. Le manchon 6 comporte de son côté supérieur une entrée de métal fondu 8. Une buse d'infection d'oxygène 9 doit être insérée dans l'entrée de métal fondu 8. Les parties de paroi du moule comportent des zones thermiquement isolées 10 qui correspondent aux parties 30 formant des trous de boulon 10' ou des trous de rotor 10" de l'article, comme le montre la figure 4, ces parties étant retirées une fois le coulage achevé. Les figures 5, 6 et 7 représentent chacune un mode d'exécution de la zone thermiquement isolée formée dans 55 la paroi du moule. Sur la figure 5, on forme la zone thermiquement isolée avec un élément d'insertion 13 en matière céramique (par exemple àe la brique réfractaire, de la porcelaine, une matière coulable réfractaire, etc..^ que l'on emboîte dans une 4-0 niche 14 formée à l'avance dans la paroi du moule. 71 25868 5 2098425 Sur la figure 6 qui représente une variante de la zone thermiquement isolée, un élément d'insertion 15 est constitué par une matière métallique et présente une section droite en forme de bobine, de façon à constituer des interstices 16 entre la paroi de moule 14 et l'élément 15, lorsque l'élément 15 est emboîté dans la niche de la paroi du moule. Sur la figure 7 qui représente une autre variante de la zone thermiquement isolée, uil élément d'insertion 17 comporte des fils chauffants 18 qui y sont incorporés. Ces fils chauffants servent à chauffer les zones thermiquement isolées 10 de façon à retarder efficacement la solidification des portions de métal fondu qui sont en contact avec les zones thermiquement isolées 10. Selon le procédé de l'invention, l'air qui se trouve dans le manchon 6, dans le chenal 5 et dans la cavité 4 est chassé préalablement par de l'oxygène insufflé dans le manchon 6 par la buse 9, et l'on verse ensuite le métal fondu dans le manchon 6 par l'entrée de métal fondu 8 et l'on actionne le plongeur 7 pour qu'il repousse le métal fondu qui se trouve dans le manchon dans la cavité du moule 4 à travers le chenal de coulée 5, et la plus grande partie de l'oxygène emprisonné dans le métal fondu au moment où il est repoussé réagit immédiatement sur le métal fondu pour produire de fines particules d'oxydes du métal dispersées dans le métal fondu, ce qui réduit considérablement le nombre de pores présents dans l'article coulé. En outre, selon le procédé de l'invention, les portions du métal fondu qui sont en contact avec les zones isolées 10 se solidifient très lentement par rapport à la solidification des autres portions du métal fondu, de sorte que, comme 1e montre la figure 3, les porês de retrait se rassemblent dans les portions du métal fondu (la portion indiquée par les lignes en pointillés sur la figure 5) qui sont en contact avec les zones isolées 10, ces portions de métal fondu étant retirées par des moyens mécaniques une fois le coulage achevé, ce qui permet d'obtenir un produit sans défaut pratiquement dépourvu de soufflures et de pores de retrait. La description précédente est relative au mode d'exécution du procédé de coulage d'un produit comportant des portions devant être retirées une fois le coulage achevé. Cependant, le procédé de l'invention s'applique également au 2098425 coulage d'un produit dont on ne doit retirer aucune partie. Lorsqu'il faut couler un article comportant une portion n'ayant pas à être particulièrement solide en cours d'utilisation, on peut utiliser le moule dont la paroi comporte les zones thermiquement isolées de la même façon que dans le mode d'exécution procèdent, ce qui permet de rassembler les pores de retrait dans la partie du produit n'ayant pas à être particulièrement solide, de sorte que l'on peut obtenir un produit d'une solidité très sûre. Gomme il ressort de ce qui précède, on peut utiliser les produits fabriqués par le procédé selon l'invention comme pièces de machine ou éléments structurau d'une solidité très sûre, puisque les soufflures et les pores de retrait ne se trouvent pas dans la partie de l'article qui doit être solide. 1 25868 * 71 25868 7 2098425 BEVEBDIOATIOBS 1* Procédé de coulage par infection dans lequel on effectua le coulage par in.jectzon 13 métal fondu dans des conditions où l'on chasse à l'avance au moyen d'oxygène 5 l'air qui est présent dans une cavité de moule, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un ensemble de moules comprenant un moule fixe et un moule mobile dont chacun comporte des zones thermiquement isolées dans une portion de sa paroi en regard d'une cavité de moule, de sorte que la majorité des pores 10 de retrait se rassemblent dans les portions de l'article coulé avec lesquelles les zones thermiquement isolées ont été mises en contact. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pores de retrait se rassemblent dans des 15 portions de l'article coulé devant être retirées par des moyens mécaniques, une fois le coulage achevé. 3« Procédé selon-la revendication 1, caractérisé en ce que les pores de retrait se rassemblent dans des portions de l'article coulé n'ayant pas à être particulièrement 20 solides lors de l'utilisation de l'article. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme chacune des zones therriiquement isolées au moyen d'un élément d'insertion en matière céramique emboîté dans une niche pratiquée préalablement dans la paroi du 25 moule. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme chacune des zones thermiquement isolées au moyen d'un, élément d'insertion en matière métallique emboîté dans une niche pratiquée dans la paroi du moule, la 30 section droite dudit élément d'insertion ayant la forme d'une bobine de façon à former des interstices entre la paroi du moule et lui-même» 6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que des éléments chauffants sont incorporés dans 35 chacune des zones thermiquement isolées.