Brevet FR2083499A1 — publié le 19711217

La présente invention concerne les dispositifs de refusion sous laitier électroconducteur, et notamment les noyaux métalliques servant à former une cavité dans une pièce élaborée dans le moule (creuset) d'une installation de refusion sous laitier électroconducteur. Elle peut être utilisée pour élaborer, par exemple, des lingots creux, des corps de vannes pour instaliations de force, des lingots creux borgnes, des corps de récipients à haute pression, etc.... On connaît des noyaux pour les moules qui sont utilisés pour l'élaboration d'ébauches creuses par refusion sous laitier électroconducteur. De tels noyaux sont réalisés sous forme de gaines minces, refroidies par eau. te métal se dépose dans l'écartement entre le moule et le noyau, la pièce élaborée restant fixe. Toutefois, un noyau à paroi mince de ce genre présente un inconvénient essentiel. Par suite du retrait, la pièce élaborée enserre le noyau, dont l'extraction doit ensuite être exécutée, par exemple, par alésage, c'est-à-dire que pour chaque pièce creuse élaborée il faut fabriquèr un nouveau noyau. te but de la présente invention est de supprimer l'inconvénient mentionné ci-dessus. tl s'agissait donc de créer, pour le moule d'une installation de refusion sous laitier électroconducteur, un noyau métallique qui pourra-lt-être réutilise à plusieurs reprises. ta solution consiste en ce que le noyau métallique pour former une cavité dans une pièce élaborée dans le moule d'une installation de refusion sous laitier électroconducteur est réalisé suivant 1' invention, sous forme d'un corps monolithe. Il est avantageux-de déposer autour dudit corps monolithe une chemise de refroidissement. De plus, on peut pratiquer dans le corps du noyau lui-même des canaux pour la circulation d'un fluide de refroidissement. L'invention a en outre pour objet un procédé pour extraire un tel noyau de la pièce après l'élaboration de celle-ci, ledit procédé étant caractérisé en ce que la séparation de ladite pièce élaborée dudit noyau-s'effectue par action thermique sur ladite pièce et ledit noyau. traction +thermique sur la nièce et le noyau peut être exercée simultanément, la pièce et le noyau étant d'abord réchauffés, puis refroidis. ta séparation de la pièce du noyau peut être exécutée par refroidissement du noyau seulement. tans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée d'exemples non limitatifs de réalisation et par les dessins annexés qui représentent - la figure 1, un noyau monolithe suivant l'invention (coupe longitudinale) - la figure 2, un noyau suivant l'invention, comportant un canal central pour le fluide de refroidissement (coupe longitudinale) ; - la figure 3, un noyau comportant des canaux périphériques pour le fluide de refroidissement (coupe longitudinale) - la figure 4, une vue en coupe transversale du noyau de la figure 3 - la figure 5, un noyau muni d'une chemise de refroidissement, suivant l'invention (coupe longitudinale) - la figure 6, une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5;; - la figure 7, une autre variante de réalisation du noyau muni d'une chemise de refroidissement, suivant l'invention (coupe longitudinale) - la figure 8, une vue en coupe suivant VIII-VIII de la figure 7 - la figure 9, un noyau comportant un canal central et muni d'une chemise de refroidissement, suivant l'invention (coupe longitudinale) - la figure 10, une vue en coupe suivant X-X de la figure 9 - la figure t t, un moule de refusion dans lequel est placé un noyau, suivant l'invention (coupe longitudinale). te noyau métallique 1 placé dans le moule de refus ion est destiné à former dans la pièce à élaborer une cavité aussi bien intérieure qu'extérieure ; à cet effet la forme du noyau correspond à celle de la cavité à obtenir, et par conséquent la section transversale du noyau peut être réalisée, par exemple, ronde, reetanellaire, carrée, etc... Le noyau peut aussi être réalisé à section transversale variable suivant sa hauteur et avoir une forme quelconque correspondant à celle de la cavité à obtenir. Pour simplifier, l'invention est décrite ci-dessous par un exemple de réalisation d'un noyau métallique à section transversale ronde. te noyau métallique 1 (figuresl et 2) est réalisé sous forme d'un corps monolithe à section pleine ounon. En cas d'élaboration de pièces à paroi épaisse, il est préférable que la section soit pleine; au contraire, en cas d'élaboration de pièces à paroi mince, le noyau peut avoir une section non pleine. Autrement dit, la section transversale du noyau est réalisée avec des dimensions telles qu'elle ne subisse pas de déformations permanentes au cours du refroidissement de la pièce, quand celle-ci, par suite du retrait, enserre le noyau avec un effort qui fait apparaître dans la masse du noyau des contraintes de compression. te noyau doit avoir une rigidité telle que, dans chaque cas concret d'élaboration de pièces de dimensions déterminées, les contraintes de compression y apparaissant ne dépassent pas la limite élastique du matériau le constituant. -Selon le matériau avec lequel est élaborée la pièce, le noypeut être doté d'un système de refroidissement adéquat. te noyau 1 sans système de refroidissement, sous forme d'un corps monolithe (figures 1 et 2), peut etre employé pour élaborer des pièces en un matériau (par exemple en aluminium) ayant un point de fusion beaucoup plus bas que celui de la matière du noyau (par exemple l'acier). Pour élaborer des pièces en acier, le noyau 1 sous forme d'un corps monolithe 1 (figures 3 et 4) est doté d'un système de refroidissement constitué, par exemple, par des canaux 2 situés à la périphérie du noyau 1, et par des collecteurs 3 pour l'entrée et la sortie du fluide de refroidissement. Pour refroidir, par exemple, un noyau d'acier 4 (figures 5, 6, 7, 8, 9 et 10), on peut le doter d'une chemise 5 réalisée en matière à haute conductibilité thermique, par exemple en cuivre. Soit dans la chemise 5, soit dans la masse elle-m8me du noyau 4, soit encore dans la chemise et la masse du noyau simultanément, on peut ménager des canaux 6 pour la circulation du fluide de refroidissement. te noyau métallique décrit peut être réutilisé à plusieurs reprises pour l'élaboration de pièces de forme par refusion sous laitier électroconducteur. Concernant ce mode d'élaboration, entre autre l'invention a pour objet un procédé pour extraire untel noyau monolithe d'une pièce de forme élaborée. Ledit procédé consiste en ce que' après l'élaboration de la pièce, on -en sépare le noyau par action thermique. Différentes variantes d'action thermique sur la pièce et le noyau sont possibles. On les choisit selon le rapport des. coefficients de di latation des matériaux eonstituant le noyau et la pièce. Certaines variantes possibles d'action thermique assurant la séparation du noyau d'avec la pièce sont examinées ci-après. La pièce et le noyau'sont soumis à l'action thermique simultanément dans le cas où le matériau du noyau (acier au carbone par exemple) a un coefficient de dilatation inférieur à celui des matériaux de la pièce (acier austénitique par exemple ). La séparation du noyau s'effectue lors du chauffage de la pièce et du noyau, quand il se forme entre la surface du noyau et la. surface de la pièce un jeu suffisant. En principe, la variante d'action thermique simultanée est applicable quand le matériau du noyau a un coefficient de dilatation -égal-ou supérieur à celui du matériau de la pièce; la pièce étant alors chauffée et le noyau simultanément refroidi. La pièce et le noyau peuvent être d'aborQ simultanément réchauffés, puis simultanément refroidis. Une telle séquence d'actions thermiques simultanées n'est nécessaire que dans un seul cas : quand le matériau du noyau (acier austénitique par exemple) a un coefficient de dilatation plus élevé que celui du matériau de la pièce (acier au carbone par exemple). Pendante chauffage, un tel'noyau, en se dilatant, tend la pièce en luimeme en y provoquant une déformation permanente. Lors'du refroidissement, par suite de la différence entre les coefficients de dilatation des matériaux du noyau et de la pièce, le jeu nécessaire se forme entre leurs surfaces correspondantes.Dans l'exemple décrit plus haut, la séparation du noyau de la pièce-peut être accélérée en refroidissant le noyau plus rapidement que la pie ce Dans certains cas d'application de la variante examinée ci-dessus, on peut séparer le noyau de la pièce en opérant de la façon suivante directement après l'achèvement de l'élaboration de la pièce, on interrompt le refroidissement du noyau et on lui donne la possibilité de s'échauffer, après quoi on repend son refroidissement. De même que dans la variante décrite plus haut, le noyau, en s'échauffant jusqu'à la température de la pièce qui l'entoure ou à une température proche de celle de cette pièce, tend quelque peu la pièce. Cela est suffisant pour que lors de la reprise de son refroidissement le noyau puisse être extrait. te procédé proposé pour extraire de la pièce le noyau réutilisable à plusieurs reprises, permet de simplifier notablement la fabrication des pièces de forme complexe, par exemple l'élabo- ration d'ébauches comportant un fond (figure 11). Dans ce cas, le noyaux est posé sur une plaque de fond 7, à l'intérieur d'un moule 8 dans lequel la pièce est élaborée par refusion sous laitier électroconducteur. D'abord on élabore le corps 9 de la pièce, puis on réalise son fond 10. La surface intérieure d'une telle pièce a une forme correspondant à la forme du noyau 1, tandis que sa surface extérieure a une forme correspondant à celle de la surface intérieure du moule 8. Une fois le fond 10 de la pièce élaboré, on extrait du moule 8 1a ptlece conjointement avec le noyau 1, puis on sépare la pièce du noyau 1 par l'un des.procédés décrits plus haut, selon les coefficients de dilatation des matériaux de la pièce et du noyau. te noyau et le procédé faisant l'objet de l'invention présentent des avantages notables comparativement aux noyaux et procédés connus, utilisés pour l'élaboration de pièces de forme par refusion sous laitier électroconducteur. Premièrement, dans le cas d'élaboration de pièces à cavité débouchante, il devient inutile de déplacer le noyau et, par conséquent, de surveiller le niveau du bain de métal à l'aide de moyens automatismes extrêmement compliqués. te noyau restant fixe, seule l'électrode consommable se déplace, et, dans le cas d'utilisation d'une électrode consommable fixe, tous les éléments du système restent fixes. Il en résulte une simplification importante de tout le processus d'élaboration de pieutes e forme, S1-r par contre, le noyau proposé est réalisé mobile, en cas de perturbation du processus d'élaboration et de serrage du noyau par la pièce en cours de refroidissement, le noyau peut être séparé de la pièce par le procédé décrit plus haut, pour être ensuite réutilisé. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. - Un noyau métallique pour former une cavité dans une pièce élaborée dans un moule par refusion sous laitier électroccnducteur, caractérisé en ce que ledit noyau est réalisé sous forme d'un corps monolithe. 2. - Un noyau métallique suivant la revendication 1, caractérisé encre que dans son corps sont ménagés des canaux destinés à la circulation d'un fluide de.refroidissement. 3. - Un noyau métallique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps du noyau est entouré d'une chemise de refroidissement (5). 4. - Un procédé pour extraire de la pièce élaborée le noyau faisant l'objet des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la séparation de ladite pièce dudit noyau est obtenue par action thermique sur la pièce et le noyau. 5. - Un procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite action thermique est exercée simultanément sur la pièce élaborée et sur le noyau. 6. - Un procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce élaborée et le noyau sont d'abord réchauffés, puis refroidis. 7. - Un procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la séparation de la pièce élaborée du noyau s'effectue par refroidissement du noyau. 8. - tés- -pièces, produits ou articles, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant l'une des revendications 4 à 7.