Brevet FR2150862A1 — publié le 19730413

L'invention concerne un récipient de coulée pour machine de moulage sous pression à chambre chaude, comportant une enceinte de pression, qui contient un piston refouleur et est suivie d'un canal ascendant aboutissant à un ajutage. Dans les machines de moulage sous pression à chambre chaude, le récipient-de coulée est plongé dans un métal en fusion. I1 est prévu à cet-effet une cuve placée dans un four et contenant le bain métallique. -Plus particulièrement dans une machine de moulage sous pression à chambre chaude de ce type pour le moulage du magnésium, il se produit dans la zone de l'enceinte de pression des charger' extrtmement élevées, avec des températures pouvant atteindre 7000C et des pressions allant jusqu'à 500 atm. Pour résister à ces contraintes très fortes, on utilise couramment des récipients de coulée constitués par des pièces forgées. Celles-ci sont d'un prix relativement élevé, car leur fabrication nécessite, en plus de leur forgeage, un usinage ultérieur. L'invention a pour but de réaliser un récipient de coulée du genre mentionné au début, qui se distingue par une fabrication simple et peu comateuse. L'invention réside en ce que le récipient de coulée est une pièce moulée en acier à outils, réfractaire. Un récipient de coulée de ce genre ne comporte que de petites surfaces ou autres éléments demandant un usinage très précis et peut être obtenu à peu près entièrement par moulage à sa forme définitive. Les spécialistes ont manifestement cru jusqu :à présent qu'en raison des contraintes extrêmement élevées, il ne serait pas possible d'exécuter sous la forme d'une pièce moulée un récipient de coulée pour machines de moulage sous pression à chambre chaude. L'une des raisons probables de cette opinion des spécialistes était que le moulage devait obligatoirement entraSner la formation de retassures ou des inclusions de matière qui auraient pour conséquence, aux températures et aux pressions élevées, un gauchissement ou une déformation du récipient de coulée, ou même son éelate- ment.L'invention est basée, au contraire, sur ltobservation que les aciers de travail à chaud connus en soi conviennent, contre toute attente, à la fabrication par moulage de réci pients de coulée capables de résister aux températures élevées et aux hautes pressions. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, l'acier à outils contient comme composants d'alliage 0,2 % de carbone, 10 % de chrome, 2,2 % de molybdène, 6,8 % de tungstène et 10 % de cobalt. Un tel acier à outils s'est avéré approprié, en particulier pour des récipients de coulée destinés au moulage sous pression de magnésium et offre notamment l'avantage de ne pas comporter de nickel comme composant d'alliage, bien que ce métal conduirait en soi à une élévation de la limite d'allongement à chaud. Un acier à outils de cette composition n'est pas attaqué par le magnésium fondu. Une forme de réalisation avantageuse de l'inven- tion prévoit que les parois internes de l'enceinte de pression servent directement de surfaces de portée au piston refouleur. Un avantage supplémentaire important que procure cette forme de réalisation vis-à-vis des récipients de coulée forgés connus, réside dans la suppression d'une chemise exécutée séparément et insérée dans l'enceinte de pression pour constituer la surface de portée du piston refouleur. Afin que l'usinage des surfaces de portée puisse être effectué facilement, le cas échéant par un simple honing, il est prévu dans cette forme de réalisation de l'invention que, dans la zone de ses parois internes servant de surface de portée, l'enceinte de pression possède un diamètre plus faible que dans sa partie y faisant suite vers le bas et reliée au canal ascendant par un canal transversal. L'usinage peut donc se limiter aux surfaces sur lesquelles le piston coulissera effectivement ultérieurement. Lorsqu'un tel récipient de coulée est plongé dans un bain métallique, par exemple dans du magnésium fondu, il est porté à une température de l'ordre de 7000C en 10 minutes environ. Pour éviter les contraintes thermiques qui pourraient entratner un gauchissement ou même un éclatement éventuel du récipient de coulée, il est prévu, selon une autre caractéristique de l'invention, que, dans sa partie contenant l'enceinte de pression et le canal ascendant, le récipient de coulée présente en section la forme de deux cylindres se coupant. On aboutit ainsi à des épaisseurs de paroi partout approximativement égales, qui assurent, dans une large mesure, un chauffage uniforme. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre cornent l'invention peut entre réalisée. La figure 1 représente en coupe une machine de moulage sous pression à chambre chaude équipée d'un récipient de coulée selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un récipient de coulée ; la figure 3 représente le récipient de coulée vu de face en direction de la flèche III de la figure 2 ; la figure 4 est une vue transversale du récipient de coulée suivant la ligne IV-IV de la figure 2. La machine de moulage sous pression à chambre chaude représentée dans la figure 1 comporte un récipient de coulée 1, qui est plongé de haut en bas dans une cuve 2 contenant un métal fondu. Le métal, par exemple du magnésium, est déversé dans la cuve sous la forme de saumons par une ouverture munie d'un couvercle 3. La cuve 2 est introduite dans un four 4 pour faire fondre les saumons qui s'y trouvent. Dans la cuve 2 plonge de plus un thermomètre 5, permettant de surveiller la température qui règne dans la zone du récipient de coulée 1. Le récipient de coulée 1, maintenu par une traverse 6, possède une enceinte de pression 7 à laquelle est relié, par un canal transversal 8, un canal ascendant 9 aboutissant à un ajutage 10 auquel est raccordée une buse inclinée 11. Dans l'enceinte de pression 7 coulisse un piston 12, qui est réuni à un vérin hydraulique 15 par sa tige 13, et au moyen d'un accouplement 14. Le piston 12 est représenté dans la figure 1 à sa position de point mort haut. Au-dessous de cette position de point mort, il est prévu dans le récipient de coulée 1 plusieurs perçages 16 uniformément répartis à son pourtour et faisant communiquer l'enceinte de pression 7 avec la cuve 2. Le métal fondu s'écoule par les perçages 16 dans l'enceinte de pression 7, d'où il est expulsé à travers le canal transversal 8 et le canal ascendant 9 vers la buse 11 par abaissement du piston refouleur 12. Par suite de l'inclinaison de la buse 11, le métal fondu peut revenir de la buse dans la zone du canal ascendant 9 lors du recul du piston 12, de sorte qu'il reste à l'intérieur de la partie chauffée et ne peut pas se solidifier.Le diamètre intérieur du récipient de coulée 1 ouvert vers le haut s'élargit au-dessus de l'enceinte de pression 7. Cette zone est pareillement en communication avec la cuve 2 par des ouvertures 17, si bien que le piston est également léché sur sa face supérieure par le métal en fusion. Le récipient de coulée 1, représenté de façon détaillée dans les figures 2 à 4, est une pièce moulée en un acier à outils réfractaire, qui contient comme composants d'alliage 0,2 % de carbone, 10 % de chrome, 2,2 ffi de molybdène, 6,8 % de tungstène et 10 ffi de cobalt. Cet acier à outils convient tout particulièrement à des machines de moulage sous pression à chambre chaude pour le magnésium et ses alliages, car il ne contient aucun constituant susceptible d'être attaqué par le magnésium fondu.Ce mode d'exécution du récipient de coulée 1 a l'avantage de ne nécessiter qu'un relativement petit nombre d'opérations d'usinage. il faut usiner la surface 18 par laquelle le récipient de coulée 1 est fixé à la traverse 6. il faut, de plus, pratiquer dans cette surface des trous filetés 19 destinés à recevoir des vis de fixation correspondantes. il est nécessaire de plus d'usiner dans ajutage 10 un cône 20 pour le logement de la buse 11. il est prévu en outre, dans ltextrémlté ouverte vers le bas du canal ascendant 9, un trou fileté 21 pour le vissage d'un bouchon de fermeture 22. Le diamètre du canal ascendant 9 est étagé à peu près à mi-longueur, de façon que la partie inférieure possède un diamètre plus grand que la partie supérieure. Le canal transversal 8 se prolonge au-delà de l'enceinte de pression 7 et ressort à l'extérieur, où il est fermé par un bouchon vissé 23, L'opération d'usinage la plus importante porte sur les parois internes de l'enceinte de pression 7 qui servent directement de portée au piston 12. Le récipient de coulée 1 peut être moulé avec suffisamment de précision pour qu'un simple alésage et honing permettent d'obtenir des parois internes de l'enceinte de pression 7 constituant des surfaces de portée parfaites pour le piston refouleur 12. Afin que l'usinage des portées puisse se limiter à la zone parcourue par le piston refouleur 12, la partie inférieure 24 del'enceinte de pression possède un diamètre plus grand. Par un chanfrein 25, éventuellement usiné, l'enceinte de pression 7 se raccorde à la partie supérieure 26, qui entoure à distance la tige de piston 15 et n'a donc pas besoin d'un usinage ultérieur. il est également inutile d'usiner les ouvertures 17, qui sont diamétralement opposées et décalées de 900 par rapport au canal ascendant 9. Le récipient de coulée 1 présente la forme générale d'une pièce cylindrique. Seul le bord supérieur par lequel il est fixé à la traverse 6 possède une section approximativement rectangulaire. A ce bord fait suite une partie sensiblement cylindrique 27 suivie d'un anneau 28, qui sert à recevoir un couvercle 29 comme le montre la figure 1. Au-dessous de cet anneau 28 sont pratiquées les ouvertures 17. La partie située au-dessous de l'anneau 28 est de nouveau à peu près cylindrique. Avec cette partie à peu près cylindrique est venue de moulage une partie 50 approximativement semi-cylindrique qui contient le canal ascendant 9 aboutissant à l'ajutage 10. Cette conformation conduit à des épaisseurs de paroi uniformes dans une large mesure, ce qui élimine tout risque de déformation ou même d'éclatement du récipient de coulée 1 sous l'effet des contraintes thermiques dues à son échauffement relativement rapide. REVENDICATIONS 1.- Récipient de coulée pour machine de moulage sous pression à chambre chaude, comportant une enceinte de pression qui contient un piston refouleur et est suivie d'un canal ascendant aboutissant à un ajutage, caractérisé en ce que le récipient de coulée 1 est une pièce moulée en acier à outils, réfractaire. 2.- Récipient de coulée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier à outils contient comme composants d'alliage 0,2 % de carbone, 10 % de chrome, 2,2 % de molybdène, 6,8 % de tungstène et 10 % de cobalt. 3.- Récipient de coulée suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les parois internes de l'enceinte de pression 7 servent directement de surfaces de portée au piston refouleur 12. -4.- Récipient de coulée suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans la zone de ses parois internes servant de surfaces de portée, l'enceinte de pression 7 possède un diamètre plus faible que dans sa partie 24 y faisant suite vers le bas et reliée au canal ascendant 9 par un canal transversal 8. 5.- Récipient de coulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans sa partie contenant l'enceinte de pression 7 et le canal ascendant 9, le récipient de coulée 1 présente en section la forme de deux cylindres se coupant.