Brevet FR2086336A1 — publié le 19711231

Tel qu'enseigné dans le brevet Versnyder n° 3.26CK505 concernant les coulées grenues en ferme de colonne, ou le brevet de Piearcey n° 3,494.709 de coulées de mono-cristal, ces coulées sont de préférence réalisées dans un moule en coquille, dont le 5 fond ouvert repose sur une plaque de refroidissement. Le moule est chauffe à une température supérieure à celle de fusion de l'alliage, avant d'être déversé, et un degré thermique approprié est établi dans le moule, après coulée, sous l'effet de la plaque de refroidissement. La présence de la plaque de refroidissement, 10 durant le chauffage du moule, nécessite une plus longue période de chauffage et pendant ce temps, des impuretés pouvant être â l'intérieur du four ou dans le moule, incluant des céramiques ou un liant, peuvent se vaporiser. Si certaines des impuretés vaporisées pénètrent la cavité du moule et se condensent sur la plaque de re-15 froidissement, ces matériaux en condensation peuvent, si l'alliage est déversé, résulter en imperfections ou porosité formées dans la pièce coulée. Une quelconque quantité substantielle de matériau déposé sur la plaque de refroidissement peut aussi résulter en une réaction brutale, avec l'alliage, pour produire encore des défauts 20 ou impuretés à l'intérieur de la coulée. Une caractéristique de cette invention concerne un écran thermique situé dans l'extrémité ouverte du moule et reposant sur/ ou adjacent à la plaque de refroidissement, pour empêcher la perte de chaleur, lors du chauffage du moule, vers la plaque de 25 refroidissement plus froide, et empêcher aussi l'accumulation et condensation de matières étrangères sur cette plaque. Une autre caractéristique de la présente invention réside en l'emploi pour l'écran, d'un métal demeurant solide jusqu'à ce que l'alliage soit déversé, mais qui soit dissout par celui-ci en s'y mélangeant. 30 Selon cette invention, un écran thermique en métal, de préférence en tôle de.forme autre que plate, est placé sur la plaque de refroidissement -, à l'intérieur de l'extrémité ouverte du moule et n'y repose qu'en quelques endroits. Cet écran ou dispositif de protection couvre la surface ouverte du moule et est fait 35 d'un matériau qui se dissout sous l'action de l'alliage coulé dans le moule et s'y mélange convenablement. Cette protection permet un chauffage plus rapide du moule et empêche aussi l'accumulation d1 impuretés sur la plaque de refroidissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 40 seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre 71 15054 2 2086336 de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1. est une coupe transversale et verticale d'un moule et de la plaque de refroidissement, le dispositif de 5 protection y étant incorporé, tout étant localisé à l'intérieur du moyen de chauffage du moule. La figure 2. est une perspective d'un type d'écran thermique. La figure 3, est une coupe similaire à la figure 1., 10 mais modifiée. Dans la figure 1., le moule 2 est situé sur une plaque de refroidissement 4 et est entouré d'une enveloppe 6, à l'aide duquel le moule peut être chauffé et par lequel le degré de refroidissement de ce moule peut être contrôlé. L'enveloppe est 15 entourée d'une bobine d'induction 8, qui chauffe l'enveloppe et a de préférence la forme d'une spire taraudée, telle que sa portion supérieure puisse être excitée séparément de sa portion inférieure. L'enveloppe a de préférence la forme d'un manchon comportant des intervalles précis pour recevoir le moule. Il est à noter que 20 l'assemblage complet peut se localiser à l'intérieur d'un four à vide, pour emploi et fourniture du vide souhaité dans la coulée de nombre de ces alliages et pour obtention du moule à la température désirée de coulée. Le moule comporte au fond une portion de gonflement 10, 25 et dont l'extrémité s'ouvre sur la plaque de refroidissement et repose dessus. Cette portion est reliée par un passage restreint 12, qui détermine.et établit la grosseur d'un seul cristal provenant de la portion 10, pour pénétrer dans la portion d'ëvidement 14, directement au-dessus du passage restreint. Au-dessus de cette 30 portion d'évidement se trouve une portion de lame 16, entre lesquelles est intercalée une plateforme 18. Au-dessus de la portion de lame 16 se trouve.un bouclier ou blindage 20,.au-dessus duquel se situe la descente de coulée, par laquelle l'alliage : est. déversé dans le moule. .Lorsque le moule entier, est - situ,é à l'intérieur de 35 l'enveloppe, un couvercle 24 peut être placé dessus tel qu'illustré. Un écran thermique 26, ,de préférence fait d'un matériau de tôle, repose sur la plaque de refroidissement et est ajustée dans le fond ouvert de la portion de gonflement 10., présente une configuration autre que plate, de façon que seules, quelques zônes 40 de l'écran thermique soient en contact avec la-plaque de refroidis 71 15054 3 2086336 sement, réduisant ainsi la conductivité de chaleur, de l'écran à la plaque de refroidissement. Cette configuration peut être réalisée en formant une pluralité de plis 28 dans l'écran, ou encore par l'emploi d'un écran gaufré ou ondulé. Celui-ci couvre substan-5 tiellement la surface de la plaque de refroidissement, qui est exposée à la portion de gonflement et comme tel, sert à empêcher la radiation directe de chaleur du moule à la plaque de refroidissement et sert aussi, de préférence, à renvoyer la chaleur dans le moule. 10 Le matériau de l'écran thermique est choisi de façon à ne pas fondre en cours de chauffage du moule à la température désirée, mais à être dissout par l'alliage lors de son écoulement dans le moule et de sa mise en contact avec. Lorsque le dispositif est utilisé'dans la coulée de certains alliages à forte tempéra-15 ture, destinés par exemple aux turbines à gaz, le matériau employé est de préférence l'un de ceux contenus dans l'alliage connu sous le nom de Mar-M-2 00, qui est un alliage à haute température, à base de nickel, l'écran peut être en tungstène ou niobium, car l'alliage comprend chacun de ces éléments. Il a été constaté que 20 l'écran thermique se dissolvait rapidement dans l'alliage lors de coulée de ce dernier. L'écran thermique sert non seulement à minimiser la radiation du moule vers la plaque de refroidissement, pendant la phase de chauffage du moule, mais sert aussi à empêcher la conden-25 sation de substance gazeuse susceptible de représenter une impureté pour l'alliage ou de constituer un matériau étranger, qui s'encastrerait dans cet alliage lors de sa solidification. Par exemple, un matériau amené a-s'évaporer d'un moule ou de l'enveloppe ou un quelconque matériau étranger pouvant être à l'intérieur 30 du four lui-même, peuvent produire cette substance gazeuse indésirable, capable de se déposer sur la plaque, excepté en la présence de cet écran. Dans Une coulée déterminée, dans laquelle le diamètre de la portion de gonflement 10 du moule est de 7,62 cm, un écran thermique de niobium est formé avec de la tôle de 0,030 cm d'épais-35 seur, on obtient les résultats souhaités. Lorsque l'alliage est coulé, l'écran se dissout complètement à l'intérieur. Le système illustré en figure 1. est utilisé pour la production de coulée de mono-cristal. Lors de la coulée de l'alliage et de la dissolution de l'écran thermique, des grains en 40 colonne se forment verticalement à partir de la plaque de refroi 71 15054 4 2086336 dissement, à l'intérieur de la zone de gonflement 10. Le passage restreint situé au-dessus de cette zône sélectionne un de ces grains en colonne, le faisant croître dans la portion de base 14, donc à l'intérieur du reste de moule. Les grains en colonne et la poussée 5 dendritique dans le mono-cristal sont amenés à se solidifier dans la forme désirée, sous l'effet de la plaque de refroidissement et le maintien du degré thermique approprié à l'intérieur du moule, durant la solidification. La formation présente du mono-cristal à l'intérieur du moule est décrite dans le brevet U.S. précëdem-10 ment énoncé de Piearcey, n° 3.494.709. Le système de la figure 3. est destiné à produire des articles de coulée grenue en colonne et dans ce but, la portion de gonflement 10a est directement reliée sans rétrécissement à la portion de base 14a, lesquelles sont divisées par la ligne en 15 pointillé 2 8 représentant le dessus de la zône de gonflement. Au-dessus de la plate-forme 18a, le reste du moule est similaire à celui décrit en figure 1. Lorsqu'un alliage approprié est coulé dans ce moule, celui-ci ayant été chauffé à une température supérieure au point de fusion de l'alliage, des grains en colonne se 20 forment, croissant verticalement de la plaque de refroidissement et parcourent immédiatement le moule entier. Une telle croissance des grains de cristaux est décrite dans le brevet U.S. ci-dessus énoncé n° 3.2 60.505, de Versnyder. Bien que l'écran thermique et son emploi soient décrits 25 conjointement à la fabrication d'articles profilés, telles les palettes de turbine, cet écran trouve la même utilisation dans la coulée de lingots, où la surface relativement grande de la plaque de refroidissement exposée rend son emploi particulièrement avantageux. 30 Bien entendu diverses modifications peuvent être appor tées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 35 71 15054 5 2086336 REVENDICATIONS 1. Procédure de moulage d'alliages à haute température dans un moule en coquille chauffé comprenant une extrémité inférieure ouverte et situé sur une plaque de refroidissement, de 5 sorte que la plaque ferme cette extrémité ouverte, caractérisée par la mise en place à l'intérieur du moule d'un mince écran métallique, de forme non-plate, adjacent et couvrant la portion de la plaque de refroidissement exposée à la cavité interne du moule par son extrémité ouverte, cet écran étant destiné à fondre et à se 10 dissoudre dans l'alliage coulé. 2. Procédure selon la revendication 1., caractérisée par le fait que la majeure surface du mince écran se trouve de par sa configuration non plate, hors de contact avec la plaque de refroidissement. - 15 3. Procédure selon les revendications là 2, caractérisée par le fait que le mince écran est formé d'un métal compatible avec l'alliage à couler et à mélanger avec, lors de la fusion de la tôle par l'alliage coulé dans le moule. 4. Procédure selon les revendications là 3., caractérisée 20 par le fait que l'écran est fait d'un des métaux de l'alliage. 5. Procédure selon la revendication 1 à 4, caractérisée par le fait que le moule est chauffé à une température supérieure à celle de fusion de l'alliage étant coulé, antérieurement à cette opération de coulée dans le moule. 25 6. Procédure selon les revendications 1 à 4., caractérisée par le fait que la solidification de l'alliage coulé est provoquée par l'élimination de chaleur de l'alliage et du moule à l'.aide de la plaque de refroidissement. 30