Brevet FR2105056A1 — publié le 19720428

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Roger HUET, est relative à un procédé de coulée à alimentation automatique en métal liquide d'une coquille au moyen d'un conduit de refoulement plongeant dans un bain de métal liquide soumis à une pression de gaz. On connais des procédés de ce genre selon lesquels l'empreinte d'une coquille est alimentée "en source1,, c'est-à-dire par l'extrémité inférieure d'une empreinte, sous l'action de la basse pression d'un gaz comprimé refoulant le métal liquide vers l'empreinte à travers ce conduit d'alimentation. On connaît d'autre part le moulage sous pression par chambre chaude.Ces deux procédés ne permettent pas l'obtention de caractéristiques métallurgiques élevées, car l'alimentation des vides intercristallins qui se créent lors de la contraction volumétrique de solidification n'est pas nourrie convenablement par la phase liquide, soit parce que celle-ci est insuffisante ( cas du moulage sous pression; soit parce que la gravité se manifeste dans le sens opposé à la progression souhaitable de la phase liquide (cas du moulage basse pression). La coulée par gravité, telle que la coulée en chute directe, permet par contre d'obtenir une cohésion intercristalline améliorée et, par conséquent, de hautes caractéristiques mécaniques des pièces de fonderie ansi réalisées. En effet, la coulée par gravité favorise la progression de la phase liquide, qui nourrit les vides intercristallins en assurant une parfaite cohésion interdendritique. Pour obtenir ces résultats, il est indispensable de pratiquer l'arrivée du métal liquide dans la partie supérieure de la coquille. De cette façon, la gravité favorise, dans un premier stade, le remplissage de l'empreinte, et au moment de la solidification, la progression de la phase liquide, qui compense au fur et à mesure qu'ils se manifestent, les vides intercristallins selon les gradients de température qui s'élèvent de bas en haut. A ces différents avantages de la coulée par gravité s'est opposé, jusqu'à présent, un inconvénient important : on a dû faire appel à des spécialistes pour ltopération de versement du métal liquide à l'aide d'une louche ou d'une poche. L'invention a pour but de prévoir un procédé et un dispositif de coulée comportant une alimentation automatique simple et rationnelle des coquilles à partir d'un creuset chauffé dans un four. Un autre but de l'invention est de permettre le libre accès du bain de métal liquide pour les traitements métallurgiques de dégazage, affinage et lavage. Encore un autre but de l'invention est de permettre la disposition des outillages à proximité du four sur des tables appropriées permettant de disposer de vérins ou crémaillères dans toutes les directions, y compris sous la coquille pour dégager les broches internes. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'on fait communiquer d'une façon relativement étanche l'ex- trémité libre dudit conduit de refoulement avec un orifice de coulée par gravité disposé à la partie superieure de ladite coquille et situé au-dessus dudit bain et' qu'on permet au métal liquide contenu dans ledit conduit de refoulement de refluer par gravité vers ledit bain, après alimentation de ladite coquille, par décompression de l'extrémité libre dudit conduit d'alimentation. Le dispositif selon 11 invention de mise en oeuvre de ce procédé comprend un four étanche recevant un creuset empli de métal liquide, une coquille dotée d'un orifice d'admission du métal liquide relié à un conduit d'alimentation plongeant dans le métal liquide, et une source de gaz comprimé permettant de mettre l'enceinte du four sous pression afin de refouler du métal liquide à travers ledit conduit dans ladite coquille, ce dispositif étant caractérisé par le fait que ledit orifice d'admission de ladite coquille est disposé d'une façon en soi connue à la partie supérieure de ladite coquille afin de permettre la coulée par gravité, ledit orifice étant disposé à un niveau supérieur à celui de la surface dudit métal liquide, une partie inclinée dudit conduit d'alimentation débouchant dans ledit orifice, des moyens de décompression de ladite partie inclinée du conduit d'alimentation permettant le reflux vers ledit creuset du métal liquide contenu dans ledit conduit après alimentation de la coquille. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de 1 'in vention donné à titre d'exemple non limitatif, représenté schématiquement au dessin annexé. Sur la figure du dessin, un four électrique 10, à résistance ou à induction, comprenant une enceinte 12,-un socle 14 et un couvercle 16, est disposé dans une fosse 18. Un creuset 20 contenant du métal liquide 22 est disposé sur le socle 14 à l1in- térieur du four 10. Un obturateur 24, aménagé dans le couvercle 16, permet de traiter le bain de métal liquide 22. Un joint spécial, schématiquement indiqué en 26, rend l'enceinte du four étanche pour permettre sa mise sous pression. A cet effet, une source d'air comprimé 28 alimente l' ntérieur du four 10 par l'intermédiaire d'une tuyauterie 32 comprenant une valve 34, un réchauffeur 36, un régulateur de pression 38, un manomètre 40 et une valve de mise à l'air libre 42. Une jauge 44, traversant le couvercle 16, enregistre le niveau du bain 22.Un conduit d'alimentation 46, réfraetaire et insoluble dans le métal liquide plonge jusqu'au fond du bain et traverse le couvercle 16 pour se diriger en pente, entouré d'une gaine chauffante 48 vers un orifice de coulée 50 d'une coquille 52 qui comprend une empreinte 54 alimentée par un canal 56. La coquille est disposée sur une table réglable 58. Le conduit 46 arrive au droit d'un joint de la coquille 52 et une valve de mise à l'air libre 60 permet la décompression de l'extrémité supérieure libre du conduit 46. Un programmateur 62 commande et coordonne les opérations des valves de mise à l'air libre 42 et 60, et du régulateur 38, celle du dernier en fonction des indications du détecteur 44.Le programmateur 62 assume également les fonctions usuelles de programmation, y comprise la commande de l'opération de la coquille 52 et, éventuellement, d'autres coauilles. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante Le bain 22 de métal ayant atteint sa température opérationnelle, le programmateur 62 ouvre l'arrivée d'air comprimé qui pénètre dans enceinte du four 10. La valve 42 étant fermée, la pression agit sur le bain 22 et refoule le métal fondu par le conduit 46, par orifice 50 et par le canal de descente 56 vers l'empreinte 54.;Dès que celle-ci est remplie, le programmateur ouvre la valve 60 de mise à l'air libre de sorte que le métal liquide contenu dans la partie inclinée située en dehors du four 10 du conduit 46 reflue par gravité vers le bain 22 et détermine le nouveau niveau de ce dernier. Les opérations d'ouverture automatique de la coquille 52 steffectuent suivant un programme classique jusqu'au démoulage de la pièce, suivi de la fermeture de l'outillage. Après la production de cette pièce, le niveau du bain 22 a baissé dans le four 10 et l'enregistreur 44 en informe le programmateur 62 pour que le régulateur 38 puisse augmenter la pression de l'air pour maintenir le débit du conduit 46 constant, lors du moulage consécutif. L'ouverture de la valve 42 permet de traiter le bain 22 grace à l'obturateur 24. On peut naturellement apport-er de-nombreuses modifications à cet exemple décrit sans quitter le- cadre de 1 'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée d'alimentation automatique en métal liquide d'une coquille au moyen d'un conduit de refoulement plongeant dans un bain de métal liquide soumis à une pression de gaz, caractérisé par le fait qu'on fait communiquer d'une façon relativement étanche l'extrémité libre dudit conduit de refoulement avec un orifice de coulée par gravité disposé à la partie supérieure de ladite coquille et situé au-dessus dudit bain et qu'on permet au métal liquide contenu dans ledit conduit de refoulement de refluer par gravité vers ledit bain, après alimentation de ladite coquille, par décompression de l'extrémité libre dudit conduit d'alimentation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite décompression comporte la mise à l'air libre dudit conduit d'alimentation. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on règle ladite pression de gaz en fonction du niveau dudit bain. 4. Dispositif de coulée à alimentation automatique, comprenant un four étanche recevant un creuset empli de métal liquide, une coquille dotée d'un orifice d'admission du métal liquide relié à un conduit d'alimentation plongeant dans le métal liquide, et une source de gaz comprimé permettant de mettre l'enceinte du four sous pression afin de refouler du métal liquide à travers ledit conduit dans ladite coquille, caractérisé par le fait que ledit orifice d'admission de ladite coquille est disposé d'une façon en soi connue à la partie supérieure de ladite coquille afin de permettre la coulée par gravité, ledit orifice étant disposé à un niveau supérieur à celui de la surface dudit métal liquide, une partie inclinée dudit conduit d'alimentation débouchant dans ledit orifice, des moyens de décompression de ladite partie inclinée du conduit d'alimentation permettant le reflux vers ledit creuset du métal liquide contenu dans ledit conduit, après alimentation de la coquille. 5. Dispositif de coulée selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de décompression comprennent une valve de mise à l'air libre située au voisinage immédiat dudit orifice d'admission de la coquille. 6. Dispositif de coulée selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend une jauge sensible au niveau dudit métal liquide pour régler la pression du gaz dans l'enceinte du four. 7. Dispositif de coulée selon les revendications 5 et 6, comprenant un programmateur, caractérisé par le fait que ledit programmateur commande la mise sous pression de ladite enceinte et le réglage de cette pression ainsi que le fonctionnement de ladite valve de mise à l'air libre. 8. Dispositif de coulée selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite coquille est disposée sur une table. 9. Dispositif de coulée selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite partie inclinée du conduit d'alimentation située en dehors dudit four est entourée d'une gaine chauffante.