Brevet FR2130296A1 — publié le 19721103

1. 2130296 La présente invention est relative au moulage d'objets métalliques et se rapporte plus particulièrement à un procédé et à une machine de moulage ainsi qu'à des moules et aux objets métalliques obtenus au moyen de ces moules, le terme "métallique" 5 est utilisé dans la présente description dans son sens le plus large pour désigner tous les métaux et leurs alliages. Le processus consistant à injecter la matière de moulage, à l'état liquide ou plastique, dans la cavité d'un moule, provoque la formation sur chaque objet d'une carotte de coulée 10 constituée par la matière en excès solidifiée, qui est toujours nécessaire pour assurer que la cavité du moule est entièrement remplie. L'un des buts de l'invention est de détacher la carotte, de coulée de l'objet moulé d'une façon particulièrement avantageuse, qui permet de produire l'objet moulé à une cadence élevée 15 le minimum de gaspillage de matière de moulage et d'énergie thermique. La machine de moulage suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend deux éléments de maintien de moule pouvant être déplacés l'un par rapport à l'autre pendant une 20 opération de moulage pour mettre'en contact les deux parties d'un moule, un organe de distribution de matière pouvant être déplacé et amené dans un trou prévu dans l'un des éléments de maintien, de façon à pouvoir injecter la matière de moulage, à l'état fluide ou plastique, dans un conduit "prévu dans l'une des parties du 25 moule et ensuite dans la cavité délimitée entre les parties du moule, et un poinçon pouvant être déplacé par rapport à l'autre élément de maintien de telle façon que ce poinçon puisse se déplacer dans une ouverture de l'autre partie du moule et éjecter la carotte de coulée qui est formée par la matière de moulage en 30 excès solidifiée, à travers le conduit prévu dans la première partie du moule. La première partie du moule est de préférence la partie inférieure, auquel cas le poinçon est disposé au-dessus de l'extrémité active ou tête de distribution de l'organe distributeur. La -machine comprend de préférence un récipient ou cuve 35 pour contenir la matière de moulage à l'état fondu, cette cuve étant disposée au-dessous de l'élément de maintien inférieur, de sorte que chaque carotte de coulée détachée par le poinçon tombe directement dans la cuve pour être fondue de nouveau dans celle-ci. Ainsi, non seulement chaque carotte de coulée peut tomber 40 directement dans la cuve de matière en fusion de sorte qu'elle 72 09074 2. 2130296 ne se refroidit que dans une faible mesure, empêchant ainsi un gaspillage de chaleur qui serait autrement provoqué si la carotte de coulée était tout d'abord refroidie à la température ambiante et ensuite refondue. 5 L'invention vise également un procédé de fabrication d'un objet moulé en métal au moyen d'un moule en deux parties délimitant entre elles une cavité de moulage, caractérisé en ce que l'on amène la matière de moulage," à l'état liquide ou plastique, à travers un premier conduit prévu dans l'une des parties 10 du moule et ensuite dans la cavité du moule, on déplace un poinçon dans un second conduit prévu dans l'autre partie du moule, pour séparer la carotte de coulée formée par la matière de moulage solidifiée, la carotte détachée étant éjectée à travers le premier conduit afin de laisser subsister un objet moulé net. 15 La carotte détachée tombe de préférence dans une cuve de matière en fusion disposée au-dessous des deux parties du moule. L'invention propose également un moule en deux parties comportant des conduits pour un poinçon adapté pour détacher la carotte de chaque objet moulé. De ce fait, suivant l'invention, 20 il est prévu deux parties de moule délimitant entre elles une cavité de moulage, l'une des parties du moule comportant un conduit accessible de l'extérieur pour l'introduction d'une, matière de moulage métallique dans la cavité de moulage et l'autre partie du moule comportant un conduit qui communique avec le conduit 25 prévu dans la première partie du moule, pour permettre le passage d'un poinçon destiné à détacher la carotte formée par la matière de moulage en excès, solidifiée. L'invention est tout particulièrement applicable au moulage des masses d'équilibrage d'une roue de véhicule, et l'in-30 vention a donc également pour objet une masse d'équilibrage de roue de forme incurvée présentant un bord concave ayant un petit rayon et un bord convexe de grand rayon, le bord de petit rayon présentant à mi-distance entre ses extrémités une surface d'aspect différent, formée par l'ablation d'une carotte de coulée au 35 moyen d'un poinçon. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels î 40 la Fig. 1 est une vue latérale schématique en coupe 72 09074 5. 2130296 partielle d'une machine de moulage suivant l1invention au commencement d'un cycle de fonctionnement ; les Fig. 2 à 5 sont des vues partielles à plus grande échelle montrant respectivement une partie de la machine dans 5 trois phases intermédiaires d'un cycle de fonctionnement ; la Fig. 6 est une vue de dessous d'un plateau* supérieur et du dispositif associé de la machine, vue prise suivant la ligne VI-VI de la Fig. 1 ; la Fig. 7 est une vue en perspective d'une masse d'é-10 quilibrage produite au moyen de la machine représentée aux Fig. 1 à 6. La machine comporte un socle soutenant une cuve de forme allongée et dont la partie supérieure est ouverte et représentée en 1 à la Fig.1. La cuve contient une matière de mou-15 lage constituée par un alliage dé plomb en fusion, dont le niveau est représenté en 2. L'alliage de plomb est maintenu à la température désirée au moyen d'un appareil de chauffage à gaz et d'un thermostat constitué par un bilame (non représenté). La machine comprend également un organe 3 de distribution (Fig. 2 à 20 5) qui distribue l'alliage de plomb en fusion dans la cavité 4 (Fig.2) délimitée entre des parties supérieure et inférieure 5 et 6 d'un moule. L'organe de distribution 3, qui comprend une buse 7 à son extrémité supérieure, est plongé dans l'alliage de plomb en fusion contenu dans la -cuve, au commencement d'un cycle 25 de fonctionnement de la machine, mais s'élève au-dessus de la surface de l'alliage de plomb fondu pour injecter cet alliage dans la cavité de moulage (comme représenté aux Fig. 2 et 3) avant de retomber et de se replonger dans le bain d'alliage -en fusion avant le cycle de moulage suivant. 30 Disposée dans son ensemble au-dessus de la buse 7 de l'organe de distribution, la machine comporte un élément supérieur fixe de maintien de moule, constitué par un plateau supérieur 8, et un élément inférieur mobile de maintien de moule, constitué par un plateau inférieur 9. Ces deux plateaux 8 et 9 33 soutiennent respectivement les parties supérieure et inférieure 5 et 6 d'un moule qui peuvent venir en contact pour délimiter entre-elles la cavité de moulage 4 lorsque le plateau inférieur 9 s'élève vers le plateau supérieur 8. Le plateau inférieur 9 comporte -un trou 10 convergeant vers le haut, à travers lequel 40 passe la buse 7 de l'organe de distribution 3 lors de son dépla- 72 09074 +• 2130296 cernent vers le haut à partir du bain d'alliage de plomb (Fig.2 et 3), et ce trou 10 communique avec un conduit tronconique 12 convergeant vers le haut et est aligné avec le trou 10, ce conduit 12 étant formé dans la partie inférieure 6 du moule. L'ex-5 trémité inférieure plus large du conduit 12 débouche dans un contre-alésage tronconique 13 contre la paroi duquel prend appui l'extrémité supérieure de la buse 7, qui présente une forme en bulbe de profil continu, à la fin de la course vers le haut de l'organe de distribution 3, comme représenté à la Fig. 3. Le 10 conduit 12 de la partie inférieure 6 du moule débouche dans la cavité de moulage 4 qui présente une forme'incurvée, et qui est délimitée par les arcs de deux cercles de rayon différent pour donner à la masse 15 son aspect incurvé, visible à la Fig.7. Par une synchronisation du déplacement du plateau in-15 férieur 9 avec le déplacement de l'organe de distribution 3, l'alliage de plomb en fusion est refoulé par la buse 7 (au moyen » d'un dispositif à cylindre et piston non représenté), passe vers le haut à travers le conduit 12 de la partie inférieure 6 du moule et remplit ensuite la cavité de moulage 4, la matière en 20 excès 14 (Fig. 3) restant dans le conduit 12 de la partie inférieure 6 du moule et étant solidifiée après quelques secondes à l'aide d'eau de refroidissement qui est envoyée dans des conduits internes prévus dans chaque partie 5, 6 du-moule. Après l'introduction d'une certaine quantité d'alliage 25 de plomb en fusion dans la cavité de moulage 4 délimitée entre les parties 5 et 6 du moule, l'organe de distribution 3 se déplace vers le bas de sorte que la buse 7 est à nouveau plongée au-dessous du niveau 2 de l'alliage de plomb en fusion du bain, afin de dégager l'orifice 10 (Fig. 4). La carotte formée par 30 l'alliage de plomb solidifié 14 en excès est séparée de la masse d'équilibrage 15 au moyen d'un poinçon 16 qui s'étend verticalement avec un jeu périphérique, à travers un trou circulaire 17 prévu dans le plateau supérieur 8, et à travers un conduit 18, situé dans le prolongement du trou 17 et formé dans la partie 35 supérieure 5 du moule, le conduit 18 ayant dans son ensemble en section transversale une forme en D, comme représenté à la Fig.6. Le poinçon 16 se déplace vers le bas à partir de sa position normale de repos (Fig.2, 3 et 4)>de telle façon que l'extrémité inférieure 19 du poinçon 16 pénètre dans le conduit 12 de la partie 40 inférieure 6 du moule afin de détacher la carotte 14 qui tombe à 72 09074 5 2130296 travers le trou 10 du plateau inférieur 9 (Fig.5) et ensuite dans le "bain d'alliage de plomb en fusion où elle est refondue. Le poinçon 16 présente en section transversale une forme en D afin d'avoir ainsi une forme complémentaire de celle du 5 conduit 18, et le "bord rectiligne 20 du poinçon 16 se déplace verticalement dans un plan qui est tangent à la partie de plus petit rayon des deux "bords incurvés délimitant la masse 15, comme représenté par le schéma du poinçon 16 en trait mixte à la Fig. 7. La carotte 14 est alors détachée nettement de la masse 10 d'équilibrage 15 au point situé à mi-longueur du bord'incurvé de la masse 15. Cette séparation de la carotte 14 laisse subsister sur la masse d'équilibrage 15 une trace superficielle 22 caractéristique, représentée à la Fig.7. La trace 22 présente des bords parallèles 23 qui sont espacés d'une distance qui corres-15 pond à la largeur du bord rectiligne 20 du poinçon 16, et elle s'étend sur la plus grande partie de l'épaisseur de la partie de rayon interne de la masse d'équilibrage 15 dont l'aspect est celui d'un poli régulier. Le poinçon 16 effectue deux courses alternatives successives rapides pour chaque masse d'équilibrage 20 15 fabriquée, afin de réduire le risque qu'une carotte de coulée 14 détachée adhère à la surface de l'extrémité inférieure 19 du poinçon 16. Ce poinçon 16 agit également pour fermer l'extrémité supérieure du conduit 18 dans la partie supérieure 5 du moule lorsque l'alliage de plomb en fu-si.on._est injecté par. la buse 7, 25 comme représenté à la Fig.3. Le déplacement du poinçon 16 et du plateau inférieur 9 est effectué au moyen d'un dispositif à double cylindre et piston 24 (Fig.1). Les deux cylindres du dispositif 24 sont alimentés en fluide hydraulique sous pression, l'ensemble des opéra-30 tions de la machine étant commandées par un dispositif électropneumatique au moyen de cames et d'interrupteurs de sorte que les fonctions nécessaires sont effectuées suivant la séquence appropriée. Chaque masse d'équilibrage moulée 15 comprend une pince 35 25 moulée in situ destinée à fixer la masse d'équilibrage 15 sur la jante d'une roue de véhicule automobile. Les pinces 15 sont amenées par gravité dans la zone de moulage le long d'une barre ou rail d'alimentation 26 (Fig. 6), dont l'extrémité inférieure comporte un distributeur amovible 27 poussant les pinces (Fig.1) 40 qui débite individuellement les pinces 25 dans les moules de fa 72 09074 6 2130296 çon synchronisée avec le déplacement du plateau 9 et des autres organes mobiles de la machine. Le distributeur 27 débite les pinces 25 par un mouvement de bascule qui lui est imprimé par un ressort 28 à course morte et par un bras oscillant 29. Chaque 5 pince 25 présente la forme d'un U en section transversale et le fonctionnement du distributeur 27 est tel qu'une aile de chaque pince 25 est reçue entre les deux parties 5 et 6 du moule lorsque ces parties se placent en position dé fermeture, l'autre aile de la pince prenant appui sur une lèvre en saillie de la partie 10 supérieure 5 du moule et étant maintenue par un rebord de retenue 30 que porte la partie supérieure 5 du" moule. Après que le poinçon 16a effectué ses deux courses descendantes et détaché la carotte de coulée 14, le plateau inférieur 9 se déplace vers le bas pour séparer les parties 5 et 15 6 du moule, après quoi un bras poussoir 32 (Fig. 1 et 6) vient s'appliquer/unè extrémité de la masse 15 et éjecte celle-ci des moules et la pousse dans une goulotte d'évacuation 33. Le cycle de la machine se répète alors. Le bras 32 est articulé autour d'un axe vertical A et est actionné, d'une façon coordonnée dans 20 le temps avec le-plateau 9 et l'organe de distribution 3, au moyen d'un dispositif 34 à piston et cylindre qui déplace le bras 32 de façon à ce qu'il passe entré les parties 5 et 6 pépa-rées du moule et éjecte la masse 15 dans le sens longitudinal, de la partie supérieure 5 du moule dans laquelle elle est soute-25 nue par la pince 25. L'extrémité active du bras 32 est conformée de façon à présenter une forme correspondante à celle de l'extrémité de la masse d'équilibrage 15 de sorte que le minimum de détérioration est causé à la masse 15. Le cycle complet de fonctionnement de la machine né-30 cessite environ 4 secondes et l'on comprend que le fait de prévoir un poinçon, non seulement permet de produire des masses d'équilibrage moulées dépourvues de carotte de coulée, mais est également tel qu'il en résulte le minimum de gaspillage de chaleur, du fait que les carottes sont toujours relativement chaudes 35 lorsqu'elles tombent de nouveau dans le bain de matière en fusion, ces carottes ne présentant qu'une différence de température de l'ordre de 10 à 15° en moins par rapport à celle du bain. Ce procédé est considérablement plus économique que le procédé d'enlèvement des carottes de coulée suivant lequel on les laisse re- 40 froidir avant de les rechauffer pour les faire fondre de nouveau, comme on le faisait jusqu'à présent. 72 09074 7. 2130296 REVENDICATIONS 1.- Machine de moulage pour la production d'objets en métal moulé, caractérisée en ce qu'elle comprend deux éléments 5 de maintien de moule, pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre pendant une opération de moulage pour amener en contact deux parties du moule, un organe de distribution de matière pouvant être amené jusqu'à un orifice prévu dans l'un des éléments de maintien de façon à pouvoir injecter la matière de moulage, 10 à l'état fluide ou plastique, dans un conduit prévu dans l'une des parties du moule et ensuite dans la cavité de moulage délimitée par les parties du moule, et un poinçon pouvant être déplacé par rapport à l'autre élément de maintien de telle sorte que ce poinçon peut se déplacer dans un conduit prévu dans l'autre 15 partie du moule et éjecter la carotte de coulée qui est formée par la solidification de la matière de moulage en excès, à travers le conduit prévu dans la première partie du moule. 2.- Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le poinçon présente une surface plane qui sépare la carot- 20 te de coulée d'avec les objets moulés, suivant une surface de séparation à peu près plane. 3.- Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le poinçon présente en section transversale la forme générale d'un D. 25 4.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit autre élément de maintien de moule est un plateau supérieur fixe, le premier élément de maintien étant constitué par un plateau inférieur pouvant être déplacé entre une position élevée dans laquelle les parties du 30 moule viennent en contact mutuel pour délimiter la cavité de moulage, et une position abaissée dans laquelle les parties du moule sont séparées pour permettre l'éjection de chaque objet moulé. 5.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le poinçon peut être déplacé 35 vers le bas pour détacher et éjecter la carotte de coulée qui tombe du conduit prévu dans la première partie du moule, sous l'action de la pesanteur. 6.- Machine suivant la revendication 5, comprenant un bain contenant la matière de moulage, à l'état fondu, le premier 40 élément de maintien étant disposé au-dessus du bain de telle sorte 72 09074 8. 2130296 que chaque carotte de coulée détachée tombe dans le bain, par le conduit du premier élément de maintien. 7.- Machine suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le poinçon effectue deux courses alterna- 5 tives pour chaque objet moulé, afin de supprimer le risque qu'une carotte de coulée reste suspendue à l'extrémité inférieure du poinçon. 8.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'organe de distribution de matiè- 10 re de moulage se déplace entre des positions élevée et abaissée, dans la première desquelles une buse de distribution communique avec le conduit prévu dans la première partie du moule pour injecter la matière de moulage, le déplacement de l'organe de distribution de matière de moulage étant synchronisé avec le dépla-15 cernent du poinçon et avec le déplacement relatif des deux éléments de maintien sous l'action d'un dispositif de commande de la machine. 9.- Machine suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les dispositifs de commande sont électro-pneumatiques. 20 10.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe d'éjection pouvant être déplacé entre les deux éléments de maintien, lorsque ces derniers sont séparés, pour attaquer chaque objet moulé et l'éjecter de la cavité de moulage, l'organe d'éjection 25 pouvant être déplacé en synchronisme avec le déplacement du poinçon, avec le déplacement de l'organe de distribution de matière de moulage et avec le déplacement relatif des éléments de maintien. 11.- Machine suivant la revendication 10 en combinaison 30 avec l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que l'organe d'éjection est constitué par un bras-poussoir pouvant être déplacé à peu près horizontalement pour éjecter latéralement chaque objet moulé. 12.- Machine suivant la revendication 11, caractérisée 35 en ce que le bras-poussoir est articulé autour d'un axe vertical. 13.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux .parties du moule sont conformées de telle façon que la cavité de moulage présente dans son ensemble une forme incurvée définie par deux 40 arcs de cercle de rayon différent. . 72 09074 2130296 14.— Machine suivant la revendication 13, en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que le conduit prévu dans ladite autre partie du moule est adjacent au bord de plus petit rayon de la cavité de moulage de forme incurvée de 5 sorte que la surface de séparation est formée sur la surface concave de l'objet moulé. 15.- Machine suivant la revendication 14, caractérisée en ce que ledit conduit est adjacent à la cavité de moulage en un point situé à mi-longueur du bord incurvé de plus petit rayon 10 de sorte que la surface de séparation est formée à mi-longueur du bord concave de l'objet moulé. 16.-"Machine suivant l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de distribution de pinces adapté pour introduire une à une des 15 pinces entre les parties du moule,, avant la fermeture de ce moule, chaque objet moulé comportant ainsi une pince partiellement enrobée dans sa masse. 17.- Machine suivant la revendication 16 en combinaison avec la revendication 4, caractérisée en ce que la pince sert à 20 soutenir l'objet moulé sur la partie supérieure du moule après que ces parties du moule ont été séparées. 18.- Machine suivant la revendication 16 et l'une des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que la pince glisse latéralement pour se dégager de la-partie supérieure du moule 25 lorsque le bras-poussoir attaque une extrémité de l'objet moulé. 19.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisée en ce que le dispositif de distribution de pinces comprend un distributeur actionné en synchronisme avec le poinçon, avec l'organe de distribution et avec le déplacement re- 30 latif des deux éléments de maintien pour amener individuellement les pinces entre les parties du moule, et un rail d'alimentation le long duquel les pinces se déplacent vers le distributeur, sous l'action de la pesanteur. 20.- Machine suivant l'une quelconque des revendica- v 35 tions précédentes, destinée à la production de masses d'équilibrage de roues,en alliage de plomb. 21.- Machine suivant la revendication 20, en combinaison avec l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisée en ce que les pinces ont en section transversale la forme 40 générale d'un U et sont adaptées pour fixer les masses d'équili- 72 09074 10 , 2130296 Tarage sur une roue de véhicule, l'une des ailes de la pince en forme de U étant noyée dans la masse d'équilibrage et son autre aile dépassant vers l'extérieur sur le bord convexe de plus grand rayon de la masse d'équilibrage. moyen d'un moule en deux parties délimitant une cavité de moulage, caractérisé en ce que l'on distribue une matière de moulage, à l'état liquide ou plastique, à travers un premier conduit prévu dans l'une des parties du moule et de là dans la cavité de 10 moulage, on déplace un poinçon dans un second conduit prévu dans l'autre partie du moule, de façon à séparer .la carotte de coulée formée par la matière de moulage en excès solidifiée, la carotte de coulée étant éjectée à travers le premier conduit pour laisser subsister un objet moulé net. 15 23.- Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que la carotte de coulée tombe dans un bain de matière de moulage en fusion. 24.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 22 et 23, caractérisé en ce que le poinçon effectue deux courses 20 alternatives afin de supprimer le risque que la carotte de coulée reste suspendue à l'extrémité du poinçon. 25.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'objet moulé est retiré de la cavité de moulage par un bras poussoir qui éjecte latéralement 25 l'objet moulé, lorsque les deux parties du moule se séparent en effectuant un mouvement relatif vertical. 26.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, pour la production de masses d'équilibrage de roue, de forme incurvée, caractérisé en ce que le bras-poussoir attaque 30 une extrémité de chaque masse d'équilibrage pour déplacer celle-ci latéralement dans une goulotte de sortie. 27.- Procédé suivant la revendication 26, caractérisé en ce que chaque masse d'équilibrage est soutenue sur la partie supérieure du moule qui est fixe, au moyen d'une pince introduite è 35 entre les deux parties du moule avant leur fermeture, la pince glissant horizontalement le long d'une lèvre en saillie sur la partie supérieure du moule lorsque le bras-poussoir attaque la masse et l'éjecte. 28.- Moule en deux parties, ces deux parties délimitant 40 une cavité de moulage, l'une des-parties du moule présentant un 5 22.- Procédé pour produire un objet moulé en métal au 72 09074 ii. 2130296 conduit accessible de l'extérieur pour l'introduction d'une matière de moulage métallique dans la cavité de moulage, l'autre partie du moule comportant un trou qui communique avec le conduit prévu dans la première partie du moule pour permettre le 5 déplacement d'un poinçon, pour détacher une carotte de coulée formée par la matière de moulage en excès solidifiée. 29.- Masse d'équilibrage de roue, produite au moyen d'une machine définie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 21 ou suivant le procédé défini suivant l'une quelconque des 10 revendications 22 à 28. 30.- Masse d'équilibrage de roue de forme incurvée, caractérisée en ce qu'elle comporte un bord concave de petit rayon et un bord convexe de grand rayon, le bord de petit rayon comportant à mi-longueur une surface présentant un aspect parti- 15 culier dû à la trace laissée par la séparation d'une carotte de coulée sous l'effet d'un poinçon.