Brevet FR2086484A1 — publié le 19711231

L'invention concerne un dispositif pour le réglage des différentes vitesses et pressions du piston de presse, nécessaires pendant la coulée sous pression dans des moules de fonderie et notamment des machines à mouler sous pression à chambre froide, dans lesquelles l'organe d'injection est constitué par un cylindre de compression et un cylindre de presse raccordé à celui-ci et muni d'un piston, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'en un premier temps, seule la surface de tête du piston de presse est sollicitée au moyen d'une conduite de fluide de pression, tandis qu'au deuxième temps, la surface de tête du piston de presse ést sollicitée par une autre conduite de fluide de pression et que, dans le troisième temps, il se produit une sollicitation du piston de compression. Lorsqu'il s'agit en particulier de fondre des pièces à paroi mince et de forme compliquée, par exemple en alliages de métaux légers ou similaires, on en est venu récemment à fabriquer ces pièces au moyen de machines dites à mouler sous pression. Dans ces machines, le métal liquide est introduit dans un cylindre d'injection de l'élément appelé organe injecteur, puis il est refoulé à partir de ce cylindre dans le moule connecté à la suite, au moyen d'un piston qui est sollicité par un fluide sous pression. Les facteurs les plus importants qui déterminent le bon fonctionnement d'une telle machine sont les suivants d'une part, il faut que le métal liquide soit compressé aussi vite que possible, à partir du cylindre d'injection, dans le moule et, d'autre part, il est nécessaire qu'une force "de com partage, prédéterminée avec précision, soit établie en un temps aussi bref que possible. h ce point de vue, on rencontre des difficultés notables dans toutes les machines à mouler sous pression jusqu'ici connues. C'est la raison pour laquelle on en est venu, comme on le sait, à subdiviser l'opération globale de coulée en trois temps, à savoir en un-premier temps dans lequel le piston de presse proprement dit amorce l'opération d'injection à une vitesse relativement lente, de sorte que l'air qui se trouve encore dans le cylindre d'injection puisse être expulsé de celui-ci; un deuxième temps, dans lequel le piston de presse est déplacé à une vitesse plus élevée et, de la sorte, compres- se relativement vite le métal liquide dans le moule; et un troi sième temps, dans le-uel la matière est comprimée dans le moule au degré voulu et prédétérminé de compacité. A ce moment, une force de compactage, plus élevée en conséquence, est nécessaire pour remplir en toute sécurité tous les angles, notamment en cas de moules compliqués. Dans un modèle connu de machine de fonderie sous pression de ce genre, l'organe d'injection sous pression est composé d'un cylindre de compression avec son piston et d'un cylindre de presse avec son piston, monté à la suite du premier et en wommunication avec lui; dans ces conditions, dans le pre mies temps de l'opération, seule la surface de tête du piston de presse est sollicitée au moyen d'une conduite due fluide sous pression, tandis qu'au deuxième temps, la surface de tête du piston de presse est sollicitée au moyen d'une conduite additionnelle de fluide sous pression et que dans le troisième temps, il se produit une sollicitation du piston de compression. Dans ces conditions, le fluide sous pression pour le premier et le deuxième terses de l'opération était dirigé vers le piston de presse proprement dit par un trou alésé au centre du piston de compression. Dans le trou central du piston de compression était disposée une soupape dé retenue qui se fermait à la fin du deuxième temps de l'opération, sous l'effet de la pression croissante en arrière du piston de presse, de sorte que la pression existante du fluide agissait en arrière du piston de compression. Cette forme d'exécution connue offre toutefois cet inconvénient que le temps d'établissement de la force de compactage et la vitesse du piston dit percuteur ne peuvent pas être réglés indépendamment l'un de l'autre. Si par exemple le piston de presse est entraîné lentement dans le deuxième temps de l'opération, l'arrivée d'huile en provenance du réservoir de fluide raccordé doit forcément être réduite. Irais cela a à son tour pour conséquence que l'arrivée d'huile pour le troisième temps est également réduite, de sorte que l'établissement de la pression ne s'effectue que de façon retardée, ce qui peut être un inconvénient, dans le cas notamment de pièces coulées soumises à de gros efforts. C'est aloses qu'intervient la présente invention, dont le but est d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus, par des moyens extrêmement simples, et de fournir une machine de moulage sous pression dans laquelle il soit possible de conmander indépendamment l'un de l'autre le deuxième et le troisième temps de l'opération en particulier, en fonction des nécessités de chaque cas. Pour atteindre ce but, il est proposé, conformément à l'invention, avec un dispositif du mode d'exécution défini dans le préambule, que la sollicitation du piston de compression pour le troisième temps de l'opération s-' effectue par une autre conduite de fluide de pression, indépendante des autres conduites hydrauliques. Le piston de compression lui-même peut être muni, de façon connue en soi, d'un trou central qui est en communication avec les conduites de fluide de pression pour le premier et le deuxième temps de l'opération. On peut considérer comme une forme d'exécution particulièrement avantageuse, selon l'invention, celle dans laquelle le piston de compression est constitué par un élément-piston médian avec des tiges de piston disposées des deux côtés, la surface annulaire de l'élément-piston médian étant sollicitée par la conduite de fluide de pression pour le troisième temps de l'opération. Dans ces conditions, il est par ailleurs proposé que les deux tiges du piston de compression aient des diamètres différents, la tige de piston qui présente le plus grand diamètre étant du côté du piston de presse.Il est également possible, dans ces conditions, qu'une soupape de retenue soit disposée, de façon connue en soi, dans le trou central du piston de compression. Les cylindres de compression et de presse peuvent être alors exécutés, de façon connue en soi, sous forme de cylindres à double effet. Selon une autre autre proposition, la conduite de fluide de pression pour le premier temps de l'opération est en communication avec une pompe de fluide sous pression, tandis que les conduites de fluide sous pression pour le deuxième et le troisième temps sont raccordées de préférence à des réservoirs séparés de fluide sous haute pression. Il est également avantageux de monter, dans les conduites de fluide de pression pour les deuxième et troisième temps de l'opération, des soupapes de passage qui sont en connexion avec des inter rupteurs de fin de course, lesquels sot sittq--:--r la 1-: traåec- toire du piston de presse et dé'= reYt, orse s E,'1-o actionnés, une impulsion pour l'ouverture des conduites de fluide sous pression.Par ailleurs, ilest proposé de monter des soupapes d'étranglement additionnelles dans toutes les conduites de fluide sous pression. Ces soupapes d'étranglement servent à l'exécution d'un réglage fin de la vitesse voulue dans chaque cas, en fonction des besoins particuliers. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est avantageux de prévoir, sur la conduite de fluide sous pression pour-le deuxième temps de l'opération, un interrupteur de pression qui est connecté à la soupape de passage de la conduite de fluide sous pression pour le troisième temps de l'opéra- tion et qui délivre, lorsqu'une pression réglable est atteinte, une impulsion d'ouverture pour la soupape de passage dans le troisième temps de l'opération. Une autre possibilité consiste à mettre en communication la conduite de fluide sous pression pour le premier temps de l'opération, par une-conduite intermédiaire, avec ia conduite de fluide sous pression pour le troisième temps de l'opération, une soupape de retenue étant disposée dans la conduite intermédiaire.Cette conduite intermédiaire avec sa soupape de retenue est prévue afin que lors de la course de retour, l'huile qui doit être refoulée de la chambre de cylindre correspondante puisse refluer dans la conduite de fluide sous pression pour le premier temps de l'opération, laquelle est alors sans pression, et puisse être dirigée vers le réservoir. Les deux interrupteurs de fin de course sont de préfé rençe disposés dans l'espace à la suite l'un de l'autre, de sorte qu'ils produisent la commutation des soupapes de passage pour le deuxième et le troisième temps de l'opération en des points prédéterminés avec précision de la traJectoire du piston de presse. En outre, les interrupteurs de fin de course sont montés déplaçables afin que les instants appropriés pour le déclenchement des différents temps de l'opération puissent être réglés en continu, en fonction des exigences de chaque cas, et qu'ils puissent être fixés. Par ailleurs, il s'est révélé particulièrement avantageux que la soupape de passage de la conduite de fluide de pression pour le troisième temps de l'opération ne soit commutée que quand arrivent d'une part l'impulsinn de l'interrupteur de pression et, d'autre part, l'impulsion de l'interrupteur de fin de course. On est ainsi assuré que le troisième temps de l'opération ne sera déclenché qu'au momentoù le moule est presque rempli effectivement par le deuxième temps de l'opération, ce qui est indiqué d'une part par l'interrupteur de fin de course, et, d'autre part, par l'interrupteur de pression. L'invention est décrite plus en détail en référence à un dessin qui représente, en une coupe longitudinale, une forme d'exécution possible de l'organe d'injection sous pression, avec un circuit représenté schématiquement. L'organe d'injection sous pression est essentiellement composé du cylindre de compression 1 avec le piston de compression 2 et du cylindre de presse 3 muni du piston de presse 4 et en communication avec le cylindre de compression 1. Le piston de presse 4 est guidé, par sa tige de piston 6, à travers un trou 5 du couvercle de cylindre 7. h la surface frontale de la tige de piston 6 est bridée la tige de piston d'injection qui est guidée par son piston dans le cylindre d'injection proprement dit. Pour simplifier le dessin, le cylindre d'injec- tion et sa tige de piston n'ont pas été représentés sur celuici.Le numéro 8 désigne un disque de commande qui est fixé sur la tige 6 du piston de presse 4 et qui coopère, au cours de son mouvement indiqué par la flèche 11, avec les deux interrupteurs de fin de course 9 et 10 dont les fonctions seront sécrites en détail ci-après. Des conduites de fluide sous pression sont désignées par 12, 13, 14, 20 et 34, des soupapes de passage par 15 et 16 des soupapesd'étranglement par 17, 18, 19 et 26, des soupapes de retenue par 21, 22, et 23 et un réservoir d'huile par 24. Sur la conduite 13 est en outre prévu un uninterrupteur de pression 25. Le mode de fonctionnement du système multiplicateur à deux circuits selon l'invention est le suivant. Au premier temps de l'opération (coup en avant lentement), de l'huile est refoulée dans la conduite 12 par une pompe de fluide sous pression,non représentée en détail. Cette huile sous pression parvient alors, par l'intermédiaire de la soupape d'étranglement 17 réglée à une valeur déterminée, dans la chambre arrière 27 du cylindre de compression 1 et, de là, par un trou central 28 et après avoir ouvert une soupape de retenue 29, dans la chambre 30 du cylindre de presse 3, pour solliciter la surface de tête 31 du piston de presse 4. Le piston de presse 4 se déplace alors lentement vers l'avant dans la direction de la flèche 32, le métal liquide qui se trouve dans le cylindre d'injection (non représenté) étant comprimé ou refoulé à partir de ce cylindre dans le moule de coulage, également non représenté.Pendant cette opération, les deux soupapes de passage 15 et 16 sont encore fermées. L'huile qui se trouve du côté tige de piston dans la chambre de cylindre 33 correspondante est ramenée, sans pression, dans le réservoir 24, par un passage 35 du cylindre et une conduite 34, ainsi qu'une soupape de retenue 22. Pendant le mouvement vers l'avant du piston de presse 4, le piston de compression 2 reste dans la position extrême droite dans laquelle il a été représenté. Lorsque le piston de presse 4 a atteint une position dans laquelle le disque de commande 8 entre en prise avec le doigt de commande correspondant 36 de l'interrupteur de fin de course 9, le deuxième temps de l'opération est déclenché. A cette fin, l'interrupteur de fin de course 9 délivre une impulsion à la soupape de passage 15, par une ligne d'impulsion 45. Cette soupape de passage 15 est alimentée en huile par un réservoir de fluide sous haute pression (non représenté) au moyen d'une conduite 13. A l'ouverture de la soupape de passage 15, l'huile sous pression pénètre alors brusquement dans la chambre 27 du cylindre de compression, en passant par la soupape d'étranglement 18 et la conduite 13. Comme on peut le voir sur le dessin, la conduite 13 se prolonge par la conduite 12. Afin qu'il ne se produise aucun reflux dans la conduite 12, dans la direction de la pompe de fluide sous pression (non représentée) et de la soupape magnétique montée éventuellement avant la pompe, une soupape de retenue (non représentée) est prévue dans la conduite 12. Le fluide sous pression qui pénètre désormais dans la chambre de cylindre 27 en provenance de la conduite 13 est également conduit, par le trou central 28, dans la chambre de cylindre 30 et il exerce une action additionnelle sur la surface de tête 31 du piston de presse 4. De ce fait, le piston 4 est déplacé vers l'avant dans le sens de la flèche 32 à une vitesse plus grande. Pendant ce mouvement accéléré en avant, le disque de commande 8 entre en contact, en un point réglé de façon pré- cise, avec le doigt de commande 37 du second interrupteur de fin de course 10, ce qui déclenche le troisième temps de l'o-. pération. A partir de l'interrupteur de fin de course 10, une impulsion est alors appliquée à la soupape de passage 16 par la ligne d'impulsion 46. Cette soupape de passage 16, qui est également en communication avec un réservoir de fluide sous haute pression par la conduite 14, ne peut toutefois dégager la conduite 14 qu'en présence simultanée d'une autre impulsion en provenance de l'interrupteur de pression 25 intercalé dans la conduite 13. Cet interrupteur de pression 25 est réglé à une pression qui ne suffit plus, dans le deuxième temps, pour appliquer la force dite de compactage au moule presque rempli. En présence des deux impulsions, la soupape de-passage 16 est ouverte et le fluide sous pression (huile) pénètre brusquement dans la chambre de cylindre 38 par la conduite 14, d'oU il résulte que la surface annulaire de l'élément-piston médian 39 du piston de compression 2 est sollicitée. De ce fait, le piston de compression 2 va se déplacer aussi dans la direction de la flèche 32 et agir, par l'intermédiaire de l'huile interposée de la chambre de cylindre 30, sur le piston de presse 4.En même temps, l'huile sous pression qui se trouve dans la chambre de piston 40 est ramenée sans pression dans le réservoir d'huile 24 par le passage 41 du cylindre et la conduite de fluide de pression 20, ainsi que la soupape d'étranglement 26 et la soupape de retenue 22. La soupape d'étranglement 26 peut être réglée, en fonction de la vitesse du piston de compression 2 voulue dans le cas considéré, de sorte qu'une contre-pression correspondante soit établie dans la conduite 20. A ce troisième temps de l'opération fait alors suite la phase dite de durcissement qui dure par exemple 10-40 s en fonction de la matière coulée et pendant laquelle la pression totale est maintenue par les conduites 13 et 14. A la fin de la phase de durcissement, la conduite de fluide i pression 20 est alimentée dans le sens représenté par la flèche, mais les deux conduites de fluide de pression 13 et 14 sont. coupées et la conduite de fluide de pression 12 est commutée au reilux. A cette fin, on peut utiliser une soupape appropriée à plusieurs voies, qui n'a pas non plus été représentée pour des raisons de clarté. Les deux pistons 2 et 4 reviennent dans la position initiale représentée et un nouveau remplissage du cylindre d'injection peut s'effectuer. Ce qui doit être considéré comme l'avantage essentiel de la forme d'exécution de l'invention est qu'un mouvement aussi lent q'on le désire du piston de presse 4 est possible, lors du deuxième temps de l'opération, par exemple au moyen de la soupape d'étranglement 18, sans que l'établissement de la pression de compactage nécessaire subisse de ce fait un retard quelconque. Comme on peut le voir sur le dessin, le piston de compression 2 est essentiellement composé de l'élément-piston médian 39, ainsi que des deux tiges de piston 42 et 43 qui présentent des diamètres différents. Du fait que la tige de piston 42 située du côté du piston de presse 4 a un plus grand diamètre que l'autre tige de piston 43, on est assuré que la pression qui s'exerce des deux côtés du piston de compression interdit, dans le premier et le deuxième temps de l'opération tout déplacement du piston de compression. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exemple d'éxécution représenté; au contraire, d'autres dispositions des conduites sont possibles, sans que l'on s'écarte du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'il est par exemple concevable que le piston de compression 2 soit exécuté sous forme de simple piston, sans trou traversant central, et que les deux conduites 12 et 13 pour le premier et le deuxième temps de l'o- pération débouchent directement dans la chambre de cylindre 30 tandis que la conduite 14 pour le troisième temps de l'opération aboutit, comme le montre la figure, dans la chambre de cylindre 38. - : - REVENDiCATI - - 1 - Dispositif pour le réglage des différentes vitesses et pressions du piston de presse, nécessaires pendant la coulée sous pression dans des machines de fonderie et notamment des machines à mouler sous pression à chambre froide, dans lesquelles l'organe d'injection est-constitué par un-cylindre de compression et un cylindre de presse raccordé à celui-ci et muni d'un piston, des dispositions étant prises pour qu'en un premier temps, seule la surface de tête du piston de presse soit sollicitée par le fluide de pression d'une première conduite, tandis qu'au deuxième temps, la surface de tête du piston de presse est sollicitée par le fluide de pression d'une conduite additionnelle et que, dans le troisième temps, il se produit une sollicitation du piston de compression, caractérisé par le fait que la sollicitation du piston de compression (2) pour le troisième temps de l'opération s'effectue par une autre conduite de fluide de pression (14) indépendante des premières conduites de fluide de pression (12, 13). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston de compression (2) présente, de façon connue en soi, un trou central (28) qui est raccordé avec les conduites de fluide de pression (12, 13) pour le premier et le deuxième temps de l'opération. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le piston de compression (2) est constitué par un élément-piston médian (39) avec des tiges de piston (42, 43) disposées des deux côtés, la surface annulaire de l'élément- piston médian (39) étant sollicitée par la conduite due fluide de pression (14) pour le troisième temps de l'opération. 4 - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les deux tiges (42, 43) du piston de compressiôn (2) ont des diamètres différents, la tige de piston (42) qui présente le plus grand diamètre étant du côté du piston de presse (4). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'une soupape de retenue (29) est disposée, de façon connue en soi, dans le trou central (2) du piston de compression (2) 6 - Dispositif selon ltune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les cylindres de compression et de presse (1, 3) sont exécutés, de façon connue en soi, sous forme de cylindres à double effet. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la conduite de fluide de pression (12) pour le premier temps de l'opération est en communication avec une pompe de fluide de pression. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les conduites de fluide de pression (13, 14) pour-le deuxième et le troisième temps de l'opération sont raccordées à des réservoirs séparés de fluide sous haute pression. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il est monté, dans les conduites de fluide de pression (13, 14) pour les deuxième et troisième temps de l'opération, des soupapes de passage (15, 16) qui sont en connexion avec des interrupteurs de fin de course (9, 10) lesquels sont situés dans la traJectoire du piston de presse (4) et délivrent, lorsqu'ils sont actionnés, une impulsion pour l'ou- verture des conduites de fluide de pression (13, 14). 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que des soupapes d'étranglement additionnelles (17, 18, 19) sont montées dans les trois conduites de fluide de pression (12, 13, 14). Il - Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 1C, caractérisé par le fait qu'il est prévu, sur la conduite de fluide de pression (13) pour le deuxième temps de l'opération, un interrupteur manométrique (25) qui est connecté àla soupape de passage (16) de la conduite de pression (14) pour le troisième temps de l'opération et qui délivre, lorsqu'une pression réglable est atteinte, une impulsion d'ouverture pour la soupape de passage (16) dans le troisième temps de l'opération. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la conduite de fluide de pression (12) pour le premier temps de l'opération est en communication, par une conduite intermédiaire (44), avec la conduite de fluide de pression (14) pour le troisième temps de l'opération, une soupape de retenue (23) étant dispo sée dans la conduite intermédiaire (44). 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les interrupteurs de fin de course (9, 10) sont disposés dans l'espace à la suite l'un de l'autre, de sorte qu'ils produisent la commutation des soupapes de passage (15, 16) pour le deuxième et le troisième temps de l'opération à des points prédéterminés avec précision de la traJectoire du piston de presse (4) au moyen de lignes d'impulsions (45, 46). 14 - Dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisés par le fait que les interrupteurs de fin de course (9, 10) sont montés de sorte que leur position puisse être réglée. 15 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que la soupape de paesage (16) de la conduite de fluide de pression (14) pour le troisième temps de l'opération n'est commutée que quand arrivent d'une part l'impulsion de l'interrupteur manométrique (25) et, d'autre part, l'impulsion de l'interrupteur de fin de course (10).