Brevet FR2130291A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un procédé pour former un canal, lors du moulage d'un bloc de raéta.1 s par exemple un bloc de fonte, ledit canal étant délimité par un noyau introduit dans le moule. La présente invention concerne aussi un noyau con-5 venant à une utilisation dans le procédé précité. Les procédés connus pour former^ par exemple, des canaux pour passage d'huile dans des blocs moteurs ou blocs cylindres ou analogues imposaient de gros problèmes aux fabricants car, du fait qu'ils exigent un usinage après l'opération de mou-lage, ils limitent souvent le choix des alliages convenables. On a souhaité depuis longtemps pouvoir éliminer l'usinage des canaux longitudinaux dans des blocs de métaux mais jusqu'à présent aucune solution satisfaisante audit problème n'a été '^rou^ée. Les procédés classiques utilisant des noyaux ne ^5 conviennent pas pour le moulage de canaux .longitudinaux ayant une surface de section droite limitée. C'est pourquoi l'on obtient de tels canaux en noyant des tubes d'acier. Un tel procédé exige que chaque tube d'acier soit rempli manuellement ou bourré par vibration avec de la poudre de silice afin d'empêcher leur fusion. 20 ce procédé est compliqué et coûteux, mais il convient parfaitement tant que d'autres canaux ne doivent pas être raccordés au canal réalisé dans le bloc. En d'autres termes, il n'est pas avantageux d'utiliser ce procédé pour obtenir un système de canaux de lubrification dans un bloc moteur ou analogue. Il en est ainsi en 25 raison du fait que de tels noyaux d'acier se présentant sous la forme de tubes sont normalement traités avec un agent de revêtement avant de commencer le moulage afin d'empêcher la formation de poches et de porosités dans le métal moulé. Un tel agent accélère la solidification du métal autour du noyau mais il en-3° traîne également une modification structurale cl a noyau en provoquant ainsi une augmentation considérable de la dureté c'est-à-dire, en d'autres termes, qu'il s'avère alors extrêmement, difficile de réaliser des canaux se raccordant à un canal principal noyé dans la masse. Par ailleurs, il existe toujours un risque de formation 55 de bavures lorsqu'il y a perçage pour l'introduction du tube d'acier. Les bavures qui n'ont pas été enlevées après l'opération de perçage, spécialement lorsque les canaux font partie du système de lubrification d'un moteur, peuvent entraîner des dégâts considérables et l'arrêt des organes de la machine ou analogue. ^0 Compte tenu des difficultés ci-deâsus^ 51 est cou 72 09063 2 2130291 rant de percer tous les canaux dans les blocs métalliques. Lorsqu'il s'agit de longs canaux* il est de pratique courante de percer le canal à partir de ses deux extrémités. Ce procédé exige de très bons outils, mais il nécessite encore plus une structure 5 homogène de la matière usinée. Compte tenu de ces faits, il est fréquent dans l'industrie d'aboutir à un compromis lorsque l'on choisit les alliages. Du point de vue pratique en fonderie, il est souvent souhaitable d'utiliser une forte teneur en éléments d'alliage, par exemple du chrome, mais ceci entraîne des difficu.V. . 10 considérables en ce qui concerne l'usinage, Il s'est avéré que les pièces moulées ayant une forte teneur en éléments d'alliage n'ont pas une structure homogène. Elles comporten', paiement des grains ou endroits durs qui peuvent obliger le foret à pénétrer dans une mauvaise direction. Il en résulte, du fait que la 3-5 structure entourant les canaux est souvent mince, qu'il existe un risque important de pièces à mettre au rebut par suite de canaux endommagés. La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients précités et de pourvoir à un procédé et à un noyau 20 pouvant être utilisés pour réaliser, de façon simple et efficace, des canaux étroits dans des blocs de métal. Le procédé conforme à la présente invention est caractérisé principalement par le fait que le noyau utilisé est constitué par un tube de matière réfractaire en poudre ou en 25 grains qui est maintenu assemblé par un liant organique pauvre en gaz, ce liant ayant une température de fusion située en dessous du point de fusion du métal (ou de l'élément d'alliage des métaux), une tige étant placée dans le tube et guidée par ce tube, qu'on revêt le noyau avec un agent noircissant avant d'effectuer l'opé-3° ration de moulage, cet agent noircissant étant capable de résister à des température.: au moins égales au point de fusion du métal, qu'on effectue l'opération de moulage et* de ce fait, qu'on grille l'agent de liaison et qu'on évacue les gaz à travers une cavité ou passage de sortie entre la tige et l'intérieur du tube 35 et, enfin, qu'on enlève la tige afin de pouvoir débarrasser le canal formé pendant l'opération de moulage des vestiges de la matière réfractaire„ Le procédé conforme à la présente invention présente des avantages considérables. Bien que les noyaux • ma-tière réfractaire soient d'un prix élevé, le procédé permet néan- 72 09063 2130291 mains d'djtenirmj r&ïuctioil tuLetaitleiije des prix de r©£.enf; en. m® dis fait que le risque de pièces à mettre au rebut* Etant ionne ci-dessus est complètement éliminé. Bien que l'utilisation de noyaux en matière réfractaire pendant un moulage de précision afin d'obtenir 5 des produits moulés comportant des cavités de forme compliquée soit déjà connue, les procédés utilisés ne conviennent pas pour former des canaux étroits dans des blocs de métal. Toutefois^ le procédé conforme à la présente invention, contrairement aux autres procédés connus utilisant des noyaux pour former des canaux* convient 10 parfaitement pour une production en série* car les opérations plus ou moins manuelles ont été éliminées. Un noyau convenant spécialement pour être utilisé dans le procédé conforme à la présente invention comprend d'une part tin tube consistant en une matière réfractaire en poudre ou !5- en grains maintenue assemblée par un liant organique pauvre en gaz, ce liant ayant un point de fusion inférieur au point de fusion du métal à mouler et, d'autre part, une tige placée de façon essentiellement coaxiale à l'intérieur du tube. D'autres caractéristiques et avantages de la pré-20 sente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après en référence au dessin ci-annexé, sur lequel s la fig. 1 est une coupe longitudinale partielle d'un bloc moteur ou bloc cylindre moulé dans lequel le noyau a été laissé; 25 la fig. 2 représente une partie agranciî de la coupe de la fig. lj la fig. 3 est une coupe longitudinale d'un moule avant que le moulage ne soit effectués la fig. 4 est une coupe d'un mode de réalisation 30 du noyau; les fig. 5 et 6 sont des coupes d'autres modes de réalisation du noyau. On réalise le bloc moteur 1 représenté sur la fig. 1 en introduisant, par l'intermédiaire d'un 35 système de porte, un métal ou un alliage de métaux fondus dans un moule (non représenté). La forme de la cavité du moule correspond à la forme du bloc moteur ls comportant une cavité étroite longitudinale et un certain nombre de cavités transversales qui sont raccordées à ladite cavité étroite pour constituer des sec-^0 tions 2 et 3 destinées à un système de canaux de lubrification. 72 09063 4 2130291 Conformément à la présente Invention, on forme un canal principal 4 inclus dans le système de canaux de lubrification lorsque l'on moule le bloc moteur. Cette formation du canal est obtenue au moyen d'un noyau 5 qui a la forme d'une tige dont 5 la longueur est supérieure à la longueur du bloc moteur 1 afin de constituer un dispositif pour assujettir le noyau dans des éléments de repérage du noyau (non représentés) qui, d'une manière connue en soi, sont prévus dans le corps du moule à raison d'un à chaque extrémité de la section 2. Le noyau 5 est exposé à une 10 très forte chaleur et à des forces importantes dans le sens latéral lorsque le métal fondu pénètre dans la cavité du moule. Le noyau est également soumis à des contraintes du fait des forces lors du retrait du corps moulé lorsque ce corps se solidifie. Le noyau 5 est constitué par un tube 5a qui est renforcé par une tige 15 5b placée dans le tube et guidée par ce dernier (voir également la fig. 2). Des canaux latéraux 6 situés dans les sections 3 et indiqués sur le dessin par des traits mixtes sont de préférence obtenus par perçage après que le noyau 5 ait été enlevé. Le perçage desdits canaux n'entraîne aucune difficulté ou autres ris-20 ques. Comme on peut le voir sur la fig. 3* le noyau 5 est maintenu en place dans un moule 7S comprenant un châssis de moule supérieur 8 et un châssis de moule inférieur 9, par le fait que ses parties terminales sont fixées dans des éléments 25 de repérage de noyau 10 prévus sur le moule. Le noyau est également maintenu en place au moyen d'un certain nombre d'éléments d'espacement 11 que l'on glisse sur le noyau. Les noyaux d'espacement sont supportés par des butées positives prévues dans les châssis de moule et ils peuvent se présenter, par exemple, sous la 30 forme de rondelles ou analogues. Lesdits éléments d'espacement sont destinés à redresser un noyau initialement courbé et à assurer le support du noyau pendant l'opération de moulage, de telle sorte que le noyau ne se courbe pas. Pendant l'opération de moulage, la matière se 35 trouvant dans le tube 5a se transforme et dégage des gaz. Pour éviter l'effet d'explosion, il est nécessaire d'évacuer ces gaz. On obtient ce résultat de préférence en profilant la tige 5b de telle sorte qu'une cavité ou passage de sortie 5o_ (voir fig. 2) soit formé entre la surface intérieure du tube 5a et la tige 5b, un trajet d'échappement étant ainsi offert aux gaz. Sur les fig. 72 09063 5 2130291 4 à 6j on a représenté certains modes de réalisation du noyau. Comme on peut le voir sur la fig. 4, le diamètre extérieur de la tige 5b est plus petit que le diamètre intérieur du tube 5a et le passage de sortie 5ç a un aspect général annulaire. Du fait 5 que le tube et la tige ne sont pas toujours exactement rectilignes ils se trouvent mis en contact l'un avec l'autre dans certains endroits mais ceci n'empêche pas le gaz de s'échapper. Comme on peut le voir sur les fig. 5 et 6, le diamètre extérieur de la tige est essentiellement égal au diamètre intérieur du tube, ce qui 10 se traduit par un ajustage serré. Sur la fig. 5, le passage de sortie 5c. est constitué par un certain nombre de rainures ménagées dans la surface de la tige 5b et, sur la fig. 6, le passage de sortie est obtenu au moyen d'un certain nombre de méplats exécutés sur la tige. Un grand nombre d'autres modes de réalisation sont 15 également possibles. Le tube 5a est constitué par une matière réfractaire en poudre ou granulée qui est maintenue assemblée par un liant, le tube étant de préférence fabriqué par moulage sous pression. Il est essentiel, dans le procédé de la présente invention, que le liant destiné à la matière réfractaire ait une température 20 de fusion bien définie et que ladite température de fusion soit inférieure au point de fusion du métal (ou de l'alliage de.métaux) De cette façon, on parvient à ce que le tube de matière réfractaire, pendant l'opération de moulage, soit amené du fait de la chaleur du métal en fusion à l'état de désagrégation avant 25 que l'opération de moulage ne soit terminée. Lorsque l'on moule, par exemple, de la fonte ou des alliages de fonte, la température de fusion du liant doit au moins être inférieure de 100°C au point de fusion de la fonte. Suivant le type d'alliage de fonte et suivant la nature de la matière réfractaire utilisée, la tem-3° pérature de fusion du liant peut être choisie dans une large gamme de températures. Des essais ont montré que l'on peut utiliser des matières céramiques comme matières réfractaires, de préférence du verre broyé, mais on peut aussi utiliser d'autres matières ré-35 fractaires telles que du sable de silice. Le liant est choisi de manière à se désintégrer, par exemple à griller, pendant l'opération de moulage sans dégager une trop grande quantité de gaz, et il s'est avéré approprié d'utiliser un liant organique dégageant peu de gaz. Pour mouler de la fonte ou des alliages de 72 09063 6 2130291 fonte, l'on a constaté qu'il était avantageux d'utiliser m liant contenant de la cellulose, le liant ayant un point de fusion inférieur à 600°C, de préférenge dans l'intervalle de 400 à 500°C. Un liant appelé "Modocoll^" et qui est utilisé normale-5 ment pour coller le papier sur les murs s'est révélé extrêmement approprié si on l'ajoute suivant une quantité inférieure à 6$, et de préférence environ du poids total de la matière réfractaire et du liant. Pour empêcher le métal liquide d'adhérer au noyau 10 5 et pour éviter que la désintégration du tube ne gêne la formation des canaux pendant l'opération de moulage, l'extérieur du tube 5a est de préférence revêtu d'un agent noircissant capable de résister à des températures excédant le point de fusion du métal. Quand on moule un alliage de fonte et de chrome dans lequel 15 le chrome est utilisé comme un agent efficace de stabilisation du carbone afin d'obtenir une matière dure possédant une faible friabilité marginale ainsi qu'une durabilité et une résistance mécanique considérables, l'agent noircissant doit être capable de résister à des températures d'au moins 1600°C. L'agent noircis-20 sant est de préférence du graphite mais il peut aussi être constitué, par exemple, par de la poudre de silice dispersée dans de l'eau. Un tube 5a traité de la manière ci-dessus conserve sa forme pendant l'opération de moulage et ne s'effrite pas tant 25 que la tige 5b n'a pas été enlevée après l'opération de moulage. Le canal 4 ainsi formé peut être facilement nettoyé des vestiges du tube 5a. Des variantes ou des modifications peuvent être apportées au procédé et au noyau conformes à la présente inven-3° tion sans sortir pour autant du cadre général de celle-ci. Par exemple, il est possible d'obtenir le noyau 5 en revêtant une tige 5b d'une couche de matière réfractaire qui est maintenue assemblée par un liant. Le noyau obtenu de cette façon peut facilement être rendu plus rigide qu'un noyau comprenant une tige introduite 35 dans un tube préfabriqué, et par ailleurs aucun problème d'assemblage du tube et de la tige ne se pose. Un autre avantage encore réside dans le fait que la rigidité du noyau peut être accrue de manière à rendre inutile 1'.utilisation d'éléments d'espacement sur le noyau pendant l'opération de moulage. 72 09063 7 2130291 BEVENDICATIONS 1. Procédé pour former un canal lors du moulage d'ion bloc de métal, par exemple un bloc de fonte, le canal précité étant délimité par un noyau introduit dans le moule, le procé-5 dé susvisé étant caractérisé par le fait que l'on utilise un noyau constitué par un tube de matière réfractaire en poudre ou en grains qui est maintenue assemblée par un liant organique dégageant peu de gaz, ce liant ayant une température de fusion inférieure au point de fusion du métal (ou de l'alliage de mé-10 taux), une tige étant placée dans le tube et guidée par ce tube, qu'on revêt le noyau avec vin agent noircissant avant d'effectuer l'opération de moulage, cet agent noircissant étant capable de résister à des températures au moins égales au point de fusion du métal, qu'on effectue l'opération de moulage et, de ce fait, !5 qu'on grille simultanément le liant et qu'on évacue les gaz à travers une cavité ou passage de sortie se trouvant entre la tige et la paroi intérieure du tube et, enfin, qu'on enlève la tige pour pouvoir facilement débarrasser le canal formé lors de l'opération de moulage de tous vestiges de la matière réfractaire. 20 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté risé par le fait que l'on munit le noyau, avant de l'introduire dans le moule, d'éléments d'espacement ou d'entretoisement afin de maintenir ledit noyau en place dans le moule pendant 1'opération de moulage. 25 3. Noyau destiné à être utilisé dans le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un tube constitué par une matière réfractaire en poudre ou en grains qui est maintenue assemblée par un liant organique dégageant peu de gaz, ce liant ayant un 3° point de fusion inférieur au point de fusion du métal à mouler, et une tige disposée de façon essentiellement coaxiale à l'intérieur du tube. 4. Noyau suivant la revendication 3S caractérisé par le fait que la matière réfractaire est une matière céramique, 35 de préférence du verre broyé. 5. Noyau suivant la revendication 4, destiné à être utilisé pour mouler de la fonte ou un alliage de fonte, caractérisé par le fait que la température de fusion du liant est au moins inférieure à 100°C au point de fusion de la fonte, le liant ayant un point de fusion inférieur à 600°C, et de pré40 72 09063 8 2130291 férence compris dans l'intervalle de 400 à 500°C, ce liant comprenant de la cellulose et la proportion de liant ajoutée étant inférieure à 6%, et de préférence à. environ 3$, du poids total de la matière réfractaire du liant. 5 6. Noyau suivant l'une quelconque des revendica tions 3 à 5, caractérisé par le fait que le diamètre de la tige est plus petit que le diamètre intérieur du tube, ce qui assure la présence d'un passage de sortie destiné aux gaz, lequel est de forme annulaire dans son ensemble. 10 7. Noyau suivant l'une quelconque des revendica tions 3 à 5, caractérisé par le fait que le diamètre de la tige est essentiellement égal au diamètre intérieur du tube, la surface de la tige étant munie de rainures ou de méplats en vue de l'évacuation des gaz. 15 8. Noyau suivant l'une quelconque des revendica tions 3 à 7, caractérisé par le fait que la surface est revêtue d'un agent noircissant, de préférence du graphite.