Brevet FR2122406A1 — publié le 19720901

l'invention concerne une installation de coulée "basse pression se composant d'un four de maintien en fusion, susceptible d'être fermé de manière étanche aux gaz et d'être alimenté en gaz sous pression pour un bain de métal, qui est 5 raccordé, par un tuyau ascendant qui plonge dans ce dernier, à la plaque de fond de la coquille composée de parties fixes ou mobiles manoeuvrées de préférences par voie hydraulique, la coquille étant réalisée dans le haut de manière à pouvoir être fermée par une plaque de recouvrement qui porte le noyau sur 10 sa face inférieure et qui est déplaçable verticalement au moyen de plusieurs, de préférence quatre colonnes à commande hydraulique . Au cours de ces dernières années, le procédé de coulée basse pression est appliqué dans une mesure croissante, 15 car il apporte en tant que procédé particulier, une contribution précieuse à la mécanisation du moulage en coquille et représente en pratique un trait d'union entre le moulage en coquille et le moulage sous pression, le procédé de coulée basse pression est basé sur l'idée de refouler.vers le haut le métal liquide 20 qui se trouve dans un four de maintien en fusion fermé de manière étanche par rapport à l'air extérieur, par un tuyau ascendant, dans la coquille disposée au-dessus du couvercle du four, en chargeant par un gaz sous pression l'enceinte du four. Dans ces conditions, la coquille est emplie de bas en haut avec le 25 métal liquide sous une pression relativement faible. La mise sous pression est maintenue pendant la solidification, si bien qu'on peut se passer complètement de masselottes. On supprime la pression après la solidification de la pièce coulée et le métal liquide reflue par tuyau ascendant vers le four, la sépa-30 ration entre pièce coulée et métal liquide se produit à l'extrémité supérieure du tuyau ascendant sous l'effet de la gravité, un raccord conique étant éventuellement prévu en tête du tuyau ascendant pour provoquer la séparation à ce niveau, la suppression de masselottes constitue un avantage important du procédé ; 35 il en résulte une réduction de la quantité de métal maintenue en circulation et, en conséquence, les frais relatifs à la fusion, au maintien de la température et à l'ébarbage sont abaissés. Etant donné que, conformément au principe du procédé, le processus de coulée proprement dit n'est déclenché que par 40 l'ouverture de l1admission du gaz sous pression, l'opérateur 71 45386 2 2122406 n'a pas à procéder aux opérations, habituelles dans d'autres procédés de coulage, consistant à puiser et à couler le métal au moyen d'une cuiller. Il est ainsi possible qu'un seul opérateur puisse servir un groupe de plusieurs installations de 5 coulée basse pression. Un autre avantage consiste en ce qu'il est possible de fabriquer, au moyen du procédé de coulée basse pression, des pièces moulées à texture compacte,dépourvues de retassures. Dans l'état actuel de la technique (G-iesserei-10 praxis n° 15 (1970), pp. 232 à 238, Giesseri 56 (1969), pp.83 à 90 ; Giesseri 49 (1962), pp. 332 à 341 ; wt-Z. ind. Fertig. 60 (1970), n° 3, pp. 124 à 130), une installation de coulée basse pression se compose d'un four de maintien en fusion, fermé de manière étanche aux gaz et chauffé de préférence électriquement, 15 ainsi que du dispositif de fixation pour la coquille. Le raccordement entre le bain de métal dans le four de maintien en fusion et la coquille est assuré par un tuyau ascendant, disposé verticalement et fixé dans la plaque de fond de la "coquille qui se trouve sur le couvercle du four de maintien en fusion. Pour 20 la mise sous pression de l'enceinte du four, un gaz est introduit sous une pression de 0,2 à 0,5 atm. rel. par exemple. Dans le cas de traitement d'alliages susceptibles de s'oxyder, on utilise avantageusement des gaz protecteurs inertes pour la mise sous pression. La coquille, composée de plusieurs parties 25 et disposée sur la plaque de fond au-dessus du couvercle du four de maintien en fusion, peut avoir une surface de séparation principale horizontale ou verticale, suivant la pièce coulée . qui doit être produite. Les parties de la coquille peuvent être fixes ou déplaçables par des moyens mécaniques ou hydrauliques. 30 En cas d'utilisation de parties de coquille mobiles, celles-ci sont maintenues en position de moulage, soit par un système de verrouillage, soit par assemblage sous l'action d'une force, afin de résister à la pression exercée par le métal liquide, qui apparaît lors de la coulée et qui agit totalement sur les 35 surfaces du moule. Vers le haut, la coquille peut être fermée par la plaque de recouvrement, sur la face inférieure de laquelle est fixé le noyau. La plaque de recouvrement à noyau est suspendue à plusieurs, de préférence quatre colonnes de traction à commande hydraulique, qui sont fixées par leur extrémité su-40 périeure dans une semelle de butée sur laquelle porte un cylin 71 45386 3 2122406 dre hydraulique. Les colonnes de traction passent dans des guides correspondants à travers la plaque de recouvrement sur laquelle prend appui l'extrémité opposée du cylindre hydraulique, la plaque de recouvrement étant vissée sur la plaque 5 de fond au moyen de plusieurs organes dits colonnes de guidage . Les installations de coulée basse pression ainsi construites présentent les inconvénients suivants : a) La plaque de recouvrement, qui est vissée sur 10 la plaque de fond au moyen de quatre colonnes de guidage, ainsi que la semelle montée à l'extrémité supérieure des colonnes de traction ne permettent, en raison de leur disposition immédiatement au-dessus de la coquille, le montage et le démontage des pàrties de la coquille que par le côté, en sorte que ces 15 opérations sont longues et pénibles, et éxigent des efforts physiques considérables. b) Du fait de la disposition des colonnes de guidage, les possibilités de montage de parties de coquille ayant des dimensions différentes sont limitées. 20 c) La dilatation thermique différente des colon nes de guidage fixées à la plaque de fond et de la plaque de recouvrement qui est fixée sur ces colonnes est à l'origine de déformations telles que les guides pour les colonnes de traction ont tendance à gripper. 25 d) le réglage en hauteur des colonnes de traction en cas de mise en oeuvre de parties de coquille ayant des hauteurs différentes se révèle compliqué et long, car les colonnes de traction ne sont réglables en hauteur qu'au moyen d'écrous. e) La fixation du noyau à la plaque de recouvre-30 ment s'effectue au moyen de vis, si bien qu'un changement de noyau nécessite en générale un temps qui n'est pas négligeable. f) Le couvercle du four de maintien à température élevée ne peut être retiré qu'après le desserrage de plusieurs vis, opération qui demande beaucoup de temps. 35 La fixation de la plaque de fond de la coquille sur le couvercle du four de maintien en fusion est effectuée par des vis, si bien qu'un remplacement de la plaque de fond dure relativement longtemps. Un autre inconvénient consiste en ce que les trous filetés non utilisés pour la fixation de la 71 45386 4 2122406 coquille se remplissent en cas d'échappement de métal liquide hors de la coquille. h) lorsque les parties de coquille sont déplaçable hydrauliquement, le cylindre hydraulique qui les déplace 5 est fixé aux colonnes de guidage, si bien qu'en cas de remplacement de parties différentes de la coquille, ces colonnes doivent toujours être réglées de nouveau. i) le remplacement du tuyau ascendant est très coûteux, car l'ensemble du dispositif de fixation doit être 10 démonté du four de maintien en fusion, par exemple au moyen d'un chariot élévateur à fourche ou être rabattu de 60° vers 1'arrière. En concevant l'invention, on s'est fixé pour but de mettre au point une installation de coulée basse pression 15 dans laquelle les inconvénients énumérés ci-dessus soient éliminés et en particulier permettant un accès plus simple et plus facile aux parties de coquille ainsi qu'au tuyau ascendant et tout en élargissant considérablement les possibilités d'utilisation d'une installation de coulée basse pression. 20 Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que l'on prévoit, dans la plage postérieure de la partie latérale de l'enveloppe du four de maintien en fusion, susceptible d'être fermé de façon connue en soi par un couvercle qui porte la plaque de fond de la coquille, deux poutres 25 plates diamétralement opposées l'une à l'autre, sur lesquelles est montée une construction en pont disposée horizontalement et exécutée en encorbellement vers l'arrière et vers l'avant, la construction en pont présente un passage en U ouvert vers l'avant, dans lequel est monté, de manière à être déplaçable 30 horizontalement, un élément de traction actionné hydrauliquement^ guidant les colonnes de traction dans des guides correspondants . Etant donné que la construction en pont, exécutée de préférence en forme de caisson, est déplaçable vertica-35 lement sur les poutres plates, la longueur de course des colonnes de traction peut être adaptée rapidement et simplement, dans chaque cas, à l'encombrement en hauteur des parties de coquille; en effet, la construction en pont peut être déplacée verticalement au moyen diu. cylindre hydraulique qui agit sur les 40 colonnes de traction. En outre, en raison de la séparation 71 45386 5 2122406 complète entre l'élément de traction et le four de maintien en fusion, une déformation des guides dans l'élément de traction et, par suite, un coincement des colonnes de traction dans ces guides en raison de la différence de dilatation ther-5 mique n'est plus possible. De plus, la disposition des poutres plates dans la plage arrière des parties latérales de l'enveloppe du four de maintien en fusion et le passage en forme d'U de la construction en pont permettent le montage des parties de coquille -10 même si elles sont volumineuses - ainsi que le remplacement du tuyau ascendant dans une direction verticale par en haut, par exemple à l'aide d'un pont roulant d'atelier habituel, de manière simple et sans fatigue physique importante, ou sans que le dispositif de fixation doive être dégagé du four de maintien 15 en fusion.. l'élément de traction monté de manière à être déplaçable en direction horizontale dans le. passage ou l'ouverture en forme d'U de la construction en pont permet l'évacuation de la pièce coulée suspendue à la plaque de recouvrement à no-20 yau directement sur un dispositif transporteur, par exemple un plan incliné, monté entre les poutres plates, si bien que l'opérateur n'a plus à retirer la pièce moulée de la plaque de recouvrement à noyau et à la déposer dans un récipient transporteur. 25 D'après une caractéristique additionnelle de l'invention, la construction en pont est fixée aux poutres plates par plusieurs vis de serrage lorsque l'installation de coulée basse pression est prête à fonctionner. Dans le cas où la longueur de course des colonnes de traction doit être modifiée 30 à l'occasion d'un changement des parties de coquille, on desserre ces vis. la construction en pont n'est plus alors maintenue sur les poutres plates que par des tringles de serrage raccordées à la construction en pont par des ressorts et agissant sur les faces frontales arrières des poutres plates contre 35 lesquelles elles sont appliquées par une pression déterminée des ressorts. Dans le cadre d'un développement de l'invention, on dispose, à l'extrémité inférieure des colonnes de traction, une plaque d'entraînement inunie d'ouvertures en forme de rainure 40 en T et fixée par des coins, et dans laquelle la plaque de re- 71 45386 6 2122406 couvrement à noyau est insérée par une saillie de forme correspondante disposée sur sa face inférieure et y est fixée au moyen de coins. Cela signifie qu'en cas de besoin, la plaque de recouvrement à noyau peut être remplacée rapidement et sans moyens 5 auxiliaires particuliers. Un autre perfectionnement de l'installation de coulée basse pression consiste, conformément à l'invention, à disposer, sur le bord de l'ouverture du four de maintien en fusion, des éléments de fixation pour le couvercle de ce four, 10 éléments qui se composent d'un palier raccordé au four et d'un boulon excentré monté dans ce dernier, dans le trou duquel est disposé un boulon de serrage déplaçable horizontalement, muni d'un méplat d'un côté à sa partie avant et agissant par coincement sur le bord inférieur du couvercle, ces éléments permet-15 tant me ouverture et une fermeture du couvercle de manière rapide et simple. la plaque de fond de la coquille peut être également remplacée rapidement et sans effort particulier, étant donné qu'elle est fixée simplement au couvercle du four de main-20 tien en fusion par deux éléments de fixation qui sont appliqués dans la plage des bords longitudinaux de la plaque de fond, qui peuvent être fixés facilement et détachés aisément. Ces éléments de fixation se composent dans le détail d'un étrier de serrage monté sur la plaque de fond et muni de fentes pratiquées 25 dans ses parties terminales, étrier qui est fixée, par des-vis traversant les fentes, à des éléments en crochet qui saisissent par dessous le-bord supérieur du couvercle du four de maintien en fusion. De cette manière, il est possible de fixer en toute position voulue des plaques de fond de dimensions et de formes 30 différentes. D'après une caractéristique particulière de l'invention, la coquille est raccordée par emboîtement et coincement aux cylindres hydrauliques par tin assemblage du type à tige-, manchon, de la manière suivante : deux boulons, munis d'un trou 35 oblique et disposés sur la face frontale du cylindre hydraulique, sont insérés dans des évidements correspondants de- la traverse de la coquille et la liaison est assurée par une clavette transe versale fabriquée au tour, insérée dans un trou vertical de la traverse de la coquille et dans le trou oblique du boulon. 40 Les parties de coquille sont raccordées de la 71 45386 7 2122406 même manière aux tiges de traction du cylindre hydraulique. L'invention est représentée à titre d'exemple sur les dessins et décrite ci-après de façon plus détaillée. La figure 1 est une vue en élévation latérale 5 de l'installation de coulée basse pression. La figure 2 est une vue en élévation antérieure de l'installation de coulée basse pression. La figure 3 est une coupe passant par la ligne I-I de la figure 2. 10 La figure 4 est une coupe longitudinale de la partie supérieure d'une poutre plate avec la construction en pont qui est montée sur elle. La figure 5 est une coupe transversale passant par la'ligne II-II de la figure 4. 15 La figure 6 est une coupe longitudinale des éléments de fixation pour le couvercle du four de maintien en fusion. La figure 7 est une vue en plan des éléments de fixation pour le couvercle du four de maintien en fusion. 20 La figure 8 est une coupe longitudinale des éléments de serrage pour la fixation de la. plaque de fond de la coquille sur le couvercle du four de maintien en fusion. La figure 9 est une vue de dessus de la fixation d'un cylindre hydraulique à une traverse.de coquille, ainsi que 25 de celle d'une pièce de la coquille aux tiges de traction. La figure 10 est une coupe longitudinale de l'assemblage à tige-manchon formé entre cylindre hydraulique et traverse de coquille, ainsi qu'entre les tiges de traction du cylindre hydraulique et les parties de coquille. 30 A l'extrémité arrière des parties latérales du four 1 de maintien en fusion pour un bain de métal sont fixées deux poutres plates 2 disposées verticalement de chant en position diamétralement opposée. A l'extrémité supérieure des poutres plates 2 est montée la construction en pont 3 exécutée en 35 forme de caisson, disposée horizontalement en. encorbellement vers l'arrière et vers l'a-vant, cette construction étant fixée aux poutres plates 2 au moyen de vis de serrage 4. Afin qu'en cas de desserrage des vis 4, la construction en pont 3 ne puisse pas glisser vers le bas spontanément sur les poutres plates 2, 40 chacune des faces frontales arrières des poutres plates 2 est 71 45386 8 2122406 pressée par une tringle ou réglette de serrage 5 qui est raccordée à la construction en pont 3 par des éléments à ressort 6 qui exercent une certaine pression. La construction en pont 3 présente une entaille ou passage 7 en forme d'U ouvert vers 5 l'avant, dans lequel un élément de traction 10, qui guide les quatre colonnes de traction 9 et qui est raccordé au cylindre hydraulique S, est monté de façon à pouvoir être déplacé horizontalement. A l'extrémité supérieure des colonnes de traction 9 est fixée une semelle d'appui 12 qui est coagissante avec le 10 cylindre hydraulique 11 pour la manoeuvre des colonnes de traction 9, cylindre qui est monté par son extrémité inférieure sur l'élément de traction 10. A l'extrémité inférieure des quatre colonnes de traction 9 est montée la plaque d'entraînement 13 qui présente, sur sa face inférieure, un évidement 14 en forme 15 de rainure en T. La plaque 16 de recouvrement à noyau est insérée dans 1'évidement 14 en forme de rainure en T par une saillie de forme correspondante, prévue sur sa face supérieure, et elle est fixée au moyen de coins 15. 20 Le four 1 de maintien en fusion est fermé par le couvercle de four 17 qui est fixé par six éléments de fixation déplaçables horizontalement, se composant essentiellement du palier 18 fixé au moyen de vis 21 au bord du four de maintien en fusion, du boulon excentré creux 19 qui est monté dans 25 °e palier et du boulon de serrage 20 qui se trouve dans le boulon excentré 19 et qui est muni d'un méplat d'un côté. La plaque de fond, 22 de la coquille 23 est fixée sur le couvercle 17 du four par des éléments de serrage se composant d'un étrier de serrage 24 à deux fentes d'extrémité 25, une vis 26 étant 30 introduite dans chacune des fentes 25 et se raccordant à un élément en crochet qui s'engage par dessous contre le bord supérieur du couvercle. Les parties de la coquille 23 sont manoeuvrées par le cylindre hydraulique 28. L'unique cylindre hydraulique 35 28 est inséré dans des évidements correspondants de la traverse 32 de la coquille, en un assemblage du type à tige-manchon, par les boulons 30 qui sont fixés sur la face frontale du cylindre hydraulique 28 et dans chacun desquels est formé un trou oblique 31, l'assemblage s'effectuant au moyen d'une clavette transver-40 sale 29 fabriquée au tour et insérée dans un trou vertical de la 71 45386 9 2122406 traverse de coquille 32 et dans le trou oblique 31 du boulon 30. le même assemblage à tige-manchon est prévu entre les parties de coquille 35 et les tiges de traction 34 du cylindre hydraulique 28. 71 45386 10 2122406 REVENDICATIONS 1. Installation de coulée basse pression se composant d'un four de maintien en fusion, susceptible d'être fermé hermétiquement pour un gaz sous pression agissant sur 5 un bain de métal, et qui est en communication, par un tuyau ascendant qui plonge dans ce bain, avec la plaque de fond de la coquille composée de parties fixes ou mobiles manoeuvrées de préférence par des moyens hydrauliques, la coquille étant agencée vers le haut de manière à pouvoir être fermée par une pla-10 que de recouvrement qui porte le noyau fixé à sa face inférieure et qui est déplaçable verticalement au moyen de plusieurs, de préférence quatre colonnes de traction à commande hydraulique, caractérisée par deux poutres plates (2) fixées de chant et verticalement en position diamétralement opposée dans la plage 15 arrière des parties latérales de l'enveloppe du four de maintien en fusion (1) qui peut être fermé de façon connue en soi par un couvercle (17) qui porte la plaque de fond (22) de la coquille (23), poutres sur lesquelles est montée une construction en pont (3) disposée horizontalement, en encorbellement vers 20 l'avant et vers l'arrière et présentant un passage (7) en forme d'U ouvert vers l'avant, un élément de traction (10) à commande hydraulique et guidant les colonnes de traction (9) étant monté de manière à pouvoir être déplacé horizontalement dans ledit passage (7). 25 2. Installation de coulée basse pression selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la construction en pont (3) egt montée de manière à pouvoir être déplacée verticalement sur les poutres plates (2). 3. Installation de coulée basse pression selon 30 la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la construction en pont est fixée aux poutres plates (2) par plusieurs vis de serrage (4). 4. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le 35 fait qu'on prévoit, au contact de chacune des faces frontales arrières des poutres plates (2), une réglette de serrage (5) qui est montée sur la construction en pont (3) et qui est soumise à la pression élastique d'éléments à ressort (6). 5. Installation de coulée basse pression selon 40 l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le 71 45386 n 2122406 fait que la construction en pont (3) est exécutée en forme de caisson. 6. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le 5 fait qu'un dispositif transporteur (34), en particulier un plan incliné, raccordé aux poutres plates (2), est disposé de préférence entre ces poutres. 7. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le 10 fait qu'on prévoit, à l'extrémité inférieure des colonnes de traction (9), une plaque d'entraînement (13) munie d'un évidement (14) en forme de rainure en T, et dans laquelle la plaque de recouvrement à noyau (16) est insérée par une saillie de forme "correspondante prévue sur sa face supérieure et y est 15 fixée par des coins (15). 8. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le'fait qu'on prévoit, au bord de l'ouverture du four de maintien en fusion (1), plusieurs éléments de fixation pour le 20 couvercle (17) de ce four (1), ces éléments de fixation se composant d'un palier (18) avec un boulon excentré (19) monté dans celui-ci, un boulon de serrage (20) muni d'un méplat d'un côté de sa partie avant étant disposé dans le trou de ce boulon de manière à pouvoir être déplacé Horizontalement. 25 9. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que la plaque de fond (22) est fixée sur le couvercle (17) du four (1) de maintien en fusion parcfeux éléments de serrage disposés au niveau de chacun de ses bords longitudinaux, chacun 30 de ces éléments se composant d'un étrier de serrage (24) qui est muni de fentes d'extrémité (25) et qui est raccordé, par des vis (26) traversant les fentes (25), à des éléments en crochet (27) qui saisissent par en dessous le bord supérieur du couvercle (17). 35 10. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la coquille (23) est raccordée aux cylindres hydrauliques (28) par emboîtement et par coincement suivant un assemblage du type à tige-manchon de manière sur des boulons (30) 40 fixés sur la face frontale d'un cylindre hydraulique (28)et 71 45386 12 2122406 munis d'un trou oblique (31) sont insérés dans des évidements correspondants de la traverse (32) de la coquille, l'assemblage s'effectuant au moyen d'une clavette transversale (29) fabriquée au tour, insérée dans un trou perpendiculaire formé dans 5 la traverse (32) de la coquille et dans le trou oblique (31) du boulon (30). 11. Installation de coulée basse pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que les parties (35) de la coquille sont raccordées par 10 emboîtement et par coincement aux tiges de traction (34) du cylindre hydraulique (28) suivant un assemblage du type à tige-manchon, de manière que les extrémités des tiges de traction (34), munies de trous obliques (31) du côté coquille, sont insérées dans des évidements correspondants de la partie de 15 coquille (31), l'assemblage s'effectuant au moyen d'une clavette transversale (29) fabriquée au tour, insérée dans un trou perpendiculaire formé dans la partie de coquille (35) et dans le trou oblique (31) des extrémités des tiges de traction (34).