Brevet FR2096838A1 — publié le 19720303

La présente invention, due à la collaboration de MM. Philippe JÀSSON et Pierre CHATOUREL, se rapporte à un procédé de fabrication de raouies carapaces à modèles perdus pour la fonderie de précision, où chaque modèle éliminable ou grappe de modèles 5 éliminables présente une armature centrale fixée sur une tête de manoeuvre au moyen de laquelle on trempe le modèle ou la grappe de modèles successivement dans des bacs de trempé de barbotine réfractaire liquide et de grains réfractaires en suspension flui-disée. 10 La succession de couches obtenues par trempé dans la barbotine et saupoudrage de grains réfractaires, jointe à un durcissement de ces couches par séchage naturel ou réaction chimique forme autour des modèles une carapace de matériau réfractaire qui, après élimination des modèles, constituera le moule. 15 La fragilité des modèles perdus, généralement constitués de matériaux durs et cassants, a jusqu'ici été un obstacle majeur à la mécanisation de ces opérations de trempé et de saupoudrage des moules, ainsi que la nécessité d'obtenir des épaisseurs de couches aussi uniformes que possible par des manipulations des 20 moules associées à un contrôle visuel constant de la répartition des produits réfractaires sur leur surface. Par contre, l'exécution manuelle de ces opérations limite sévèrement la capacité de production ainsi que la qualité et la reproductibilité du travail, étant donné l'importance du facteur 25 humain dans son exécution. Par ailleurs, les grappes de modèles, compte tenu de leur poids important, dès la fixation des premières couches, sont tenues suspendues verticalement par les opérateurs lors de leur plongée dans les bacs de barbotine ou les lits fluidisés de saupoudrage 30 des grains. Il en résulte des couches de dépôts liquides plus épaisses en extrémité inférieure que près des poignées de manoeuvre et, inversement, par suite d'un effet d'érosion plus important, des couches de grains plus minces en extrémités que près des poignées. 35 Malgré des mouvements de renversement verticaux des grappes et de rotation alternée autour de leur axe par rotation correspondante du poignet, afin d'uniformiser au maximum l'épais- ' ^ ' . *• '** " *,■ 70 24842 ' 2 •'2096838 aeur des couches, celles-ci restent hétérogènes. De plus, ces manipulations rendent l'opération physiquement fatigante, malgré l'emploi éventuel d'aides mécaniques de manutention, tels que des équilibreurs, ce qui apporte une cause supplémentaire d'irrégu-5 larités de constitution des moules. Ces irrégularités de constitution des moules sont une cause importante de rebuts, par rupture des moules à la coulée ou pendant leurs manipulations, ou par défauts de fonderie des pièces dus aux variations de leurs conditions de solidification produites 10 Pa* des variations d'épaisseurs des moules. Le procédé objet de la présente invention remédie à ces inconvénients en assurant aux moules par des moyens entièrement mécaniques, une combinaison de mouvements de rotation produisant un mouvement de plongée dans les bacs de trempé et dans les lits 15 fluidisés. Du genre de celui qui a été indiqué au début de la présente description, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on fait tourner automatiquement l'armature autour de trois axes de rotation dont le premier est l'axe vertical 20 d'un carrousel amenant par un mouvement de rotation discontinu la tête de manoeuvre successivement au-dessus des "différents bacs, le deuxième axe de rotation continue coïncide sensiblement avec celui de l'armature et le troisième, perpendiculaire au deuxième, passe par le centre d'une circonférence k laquelle ce deuxième axe 25 fist tangent, l'armature étant extérieure à ladite circonférence, cependant que la rotation autour du troisième axe est un pivotement limité angulairement, mais suffisant pour tremper dans chaque bac et sortir de celui-ci le modèle ou la grappe de modèles pendant les interruptions de rotation dudi-fc carrousel. 30 II résulte de cette combinaison de mouvements de rotation: rotation du moule autour de son axe, ajoutée à une rotation autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe du moule et ne passant pas par celui-ci, que le moule pénètre "et ressort des bains de barbotine et des lits fluidisés suivant un mouvement de balayage •35 à la fois axial et rotatif, suivant des inclinaisons constamment 4 vatiable's du motile, qui assure une répartition uniforme des produits sûr toute i« surface. La position relevée du moule correspond 70 24842 3 2096838 à sa position d'égouttage et de manutention d'un bac à l'autre. Avantageusement, le pivotement pourra s'effectuer entre la position de trempage pendant laquelle l'armature est orientée vers le bas, le deuxième axe étant alors sensiblement vertical, 5 et la position d'égouttage pendant laquelle l'armature est orientée obliquement vers le haut, l'angle balayé par cette dernière étant inférieur à 180°. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on fixe les modèles sur les têtes de manoeuvre en emmanchant 10 leur armature centrale tubulaire sur une tige de fixation bloquant en position ladite armature, par le gonflement de portées défor— niables expansibles sous l'action permanente de moyens élastiques, une compensation de ces moyens élastiques permettant le relâchement des portées expansibles et le démontage des moules réalisés sur les 15 modèles* Un autre avantage de la combinaison selon l'invention de simples mouvements de rotation est sa facilité de réalisation par des moyens mécaniques commandés, suivant un mode de réalisation préféré, par des moyens hydrauliques. La grande souplesse et la 20 facilité de réglage des systèmes de commande hydraulique permettent des réglages de manoeuvre très sensibles et compatibles avec la fragilité des moules; de même, les vitesses de rotation des différents mouvements peuvent être réglées aisément et varier suivant un programme établi. 25 L'automatisme total des opérations de moulage ainsi réa lisées joint à la combinaison des mouvements de trempage et d'égouttage suivant l'invention conduit à une qualité et une uniformité des carapaces irréalisable par les procédés manuels, jointe à une capacité de production compatible avec les plus grandes 30 séries de fabrication. Il est évident que l'on peut mettre en oeuvre le procédé selon l'invention au moyen de toute installation appropriée en faisant appel à un carrousel autour duquel sont disposés les différents bacs et qui est équipé de supports rotatifs et pivotants 35 pour les modèles, le synchronisme des mouvements pouvant être réalisé, par exemple, à l'aide d'engrenages et/ou de moteurs commandés par des éléments de commande de fin de course. 70 24842 4 2096838 Un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, réalisé à l'aide d'une installation à quatre postes, deux de trempé et deux de saupoudrage par lits fluidisés disposés alternativement en circonférence sera l'objet de la description ci-dessous et des 5 dessins annexés. La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective, d'un carrousel à quatre postes suivant l'exemple d'application. La figure 2 est une vue en élévation d'une tête de manoeuvre de moule en cours de réalisation, montrant les différentes 10 positions prises par celui-ci. L'installation selon la figure 1 comporte quatre têtes de manoeuvre 1 montées sur un carrousel central 2 entouré de bacs à lits fluidisés 3 et de bacs de trempés 4, l'ensemble pouvant être monté sur un socle commun 5. Sur la plateforme tournante du car-15 rousel 2 sont montés des bâtis 6 supportant les têtes de manoeuvre 1. Cette plate-forme assure, par des rotations successives de 90°, autour d'un premier axe vertical central 7, le transport des ensembles grappes de modèles 8 et têtes de manoeuvre 1 d'un poste de travail à un autre, où elle est verrouillée pendant les opérations 20 de trempé des grappes 8» Ces grappes sont montées sur les têtes de manoeuvre 1 par engagement de leur armature tubulaire centrale 9 sur la tige de fixation 11 à portées de serrage expansible par compression de portées déforaables 10, constituées par exemple par des bagues de 25 caoutchouc maintenues comprimées en permanence à l'état de repos (commandes non activées) par des moyens élastiques 12 situés dans la broche de la tête 1. Les têtes de manoeuvre 1 assurent aux moules 8 en formation une rotation continue autour d'un deuxième axe 13 qui corres-30 pond à leur axe de fixation, ainsi qu'une rotation partielle d'un angle \ (fig. 2) autour d'un troisième axe horizontal 14, perpendiculaire à l'axe 13 et décalé par rapport à celui-ci. Cette rotation partielle amène le moule 8 en position sensiblement verticale selon (fig. 2) où il pbnge entièrement dans les bacs de trempé 35 ou saupoudrage, après avoir assuré sa pénétration progressive suivant un mouvement de descente avec rotation et variation constante d'inclinaison. Le moule est ensuite ramené, par rotation 70 24842 5 2096838 inverse suivant l'angle '^( , en position oblique inversée de relevage 8^, où s'effectue l'égouttage du liquide en excès ou des grains avant le déplacement d'un quart de tour de l'ensemble au-dessus du bac suivant. 5 Par variation des temps d'attente et des vitesses de déplacement, ainsi que du nombre des séquences correspondant au nombre de couches appliquées, on peut adapter le procédé à différents types de moules et obtenir de façon répétitive pour chacun d'eux le programme de trempé correspondant aux meilleures condi-10 tions, avec la souplesse de mouvement des commandes hydrauliques. La réalisation technique des moyens d'exécution, notamment une machine du type à carroussel 2 assurant la commande des mouvements de rotation des moules selon le procédé^ fait l'objet d'une demande de brevet séparée au nom de la demanderesse. 70 24842 2096838 HfcVE^DIUÀIIONS 1. Procédé de fabrication de moules carapaces à modèles perdus pour la fonderie de précision où chaque modèle éliminable ou grappe de modèles éliminables présente une armature centrale 5 fixée sur une tête de manoeuvre au moyen de laquelle on trempe le modèle ou la grappe de modèles successivement dans des bacs de trempé de barbotine réfractaire liquide et de grains réfractaires en suspension fluidisée et dans lequel on fait tourner automatiquement l'armature autour de trois axes de rotation dont le 10 premier est l'axe vertical d'un carrousel amenant par un mouvement de rotation discontinu la tête de manoeuvre successivement au-dessus des différents bacs, le deuxième, un axe de rotation continue, coïncide sensiblement avec celui de l'armature et caractérisé en ce que le troisième est un mouvement de rotation autour d'un 15 axe horizontal perpendiculaire au deuxième, passant par le centre d'une circonférence à laquelle ce deuxième axe est tangent, l'armature étant extérieure à ladite circonférence, cependant que la rotation autour du troisième axe est un pivotement limité angu-lairement, ledit pivotement s*effectuant pendant les interruptions 20 de rotation dudit carrousel entre une position de trempage pendant laquelle l'armature est orientée vers le bas, le deuxième axe étant alors sensiblement vertical, et une position d'égouttage pendant laquelle l'armature est orientée obliquement vers le haut, l'angle balayé par cette dernière étant inférieur à 180°. 25 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fixe les modèles sur les têtes de manoeuvre en emmanchant leur armature centrale tubulaire sur une tige de fixation bloquant en position ladite armature, par le gonflement diamétral de portées déformables expansibles sous l'action axiale permanente de 30 moyens élastiques, une compensation de ces moyens élastiques permettant le relâchement des portées expansibles et le démontage des moules réalisés sur- les modèles. 3. Procédé selon, l'une des revendications 1 et1*:, caractérisé par le fait que les nombres, amplitudes et vitesses des 35 différents déplacements des modèles sont réglables et réalisés par des commandes hydrauliques programmées.