Brevet FR2145406A1 — publié le 19730223

La présente invention concerne un procédé et un appareil de coulée en matrice par gravité de divers métaux et alliages, procédé selon lequel on introduit par gravité le métal ou l'alliage fondu dans la cavité d'une matrice et, quand le métal fondu a durci, on ouvre la matrice pour enlever la pièce coulée. Dans les procédés de coulée par gravité en matrice, que l'on utilise à l'heure actuelle, on est obligé de prévoir des masselottes et/ou des canaux d'une dimension importante et il en résulte un gaspillage considérable du métal, les masselottes et/ou les canaux étant enlevés de la pièce coulée après son dé moulas et étant ensuite refondus. Les masselottes et/ou les canaux peuvent représenter 40H; ou même 500 du volume total de la pièce coulée. Dans la coulée en matrice par gravité du type usuel, le degré de définition obtenable est inférieur à celui qu'on réalise, par exemple, avec la coulée en matrice sous pression. La présente invention a donc pour objet un procédé perfectionné de coulée par gravité en matrice, permettant d'obtenir des pièces de fonderie ayant une meilleure définition, le procédé étant étudié pour réduire le nombre de masselottes et/ou de canaux qui sont nécessaires pour l'opération, ou bien pour réduire le volume total des canaux et/ou des masselottes. Selon un premier aspect de l'invention, un procédé de coulée par gravité en matrice consiste à chauffer la matrice, à introduire un métal fondu dans la cavité de la matrice à travers un point d'alimentation de la matrice, ce point d'alimentation présentant une ouverture d'entrée pratiquée dans une surface externe de la matrice, à laisser durcir la pièce coulée et ensuite à ouvrir la matrice, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on déplace un couvercle pour le mettre en contact hermétique avec la surface externe de la matrice après llintroduction du métal fondu, de telle sorte que l'intérieur du couvercle communique avec l'ouverture d'entrée et on raccorde l'intérieur du couvercle à une source d'air comprimé de manière que la pression soit appliquée au métal pendant son durcissement. Quand on applique le procédé à la coulée par gravité en matrice de l'aluminium ou d'un alliage d'aluminium, la température à laquelle on porte la matrice est normalement supérieure à 350 C, cette température étant comprise entre 350 et 400ou lorsque les pièces coulées sont d'une dimension moyenne et présentent des sections d'une épaisseur moyenne, alors que pour des pièces d'une dimension plus importante ou des pièces comprenant des sections étroites, on peut chauffer la matrice à environ 425 C. Une chicane peut être montée à l'intérieur du couvercle afin d'empêcher un impact direct du courant d'air contre la surface du métal fondu et on préfère que cet air soit préchauffé afin de réduire ou supprimer des effets de refroidissement brusque. L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé décrit, appareil qui est caractérisé en ce qu'il comprend un couvercle pouvant être amené en contact hermétique avec une surface de la matrice de telle sorte que l'intérieur du couvercle communique avec l'ouverture d'entrée du point d'alimentation de la cavité de la matrice et un dispositif pour introduire un courant d'air contrôlé par une chicane dans l'intérieur du couvercle afin d'appliquer de la pression au métal fondu à l'intérieur de la cavité de la matrice pendant le durcissement du métal. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite ci-après en se référant au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en plan d'un appareil de coulée par gravité en matrice. La figure 2 est une coupe verticale de cet appareil par la ligne 2-2 de la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté, l'appareil comprend une matrice 7 en deux parties qui est fendue suivant la ligne de coupe 2-2 ; un mécanisme à fonctionnement automatique permet d'amener les deux parties de la matrice en contact mutuel avant l'opération de coulée et de séparer ultérieurement les deux moitiés pour éjecter la pièce coulée. Comme représent4, les deux moitiés de la matrice sont profilées de manière à définir une cavité de moulage dont la forme correspond à celle d'une pièce 9 à couler, et une seule rehausse formant un canal de coulée 8 fait communiquer la cavité de roulage avec la surface supérieure de la matrice 7. Un brûleur à gaz 10 sert à préchauffer la matrice 7, c'està-dire que la matrice est chauffée à une température supérieure d'au moins 30 C à la température normale ru'on utilise actuellement dans la coulée par gravité en matric-e. Dans le cas de l'aluminium ou d'un alliage d'aluminium, la température de préchauffage est comprise entre 350 et 5000C selon la dimension et la forme de la pièce à couler. Après que le métal fondu a été introduit dans la cavité de moulage, on actionne un mécanisme à piston et cylindre pour faire descendre un coulisseau 2. Ce coulisseau 2 porte un couvercle 4 présentant un rebord périphriue portant une bague d'étanchéité en amiante 6 qui vient en contact avec la surface supérieure de la matrice 7 autour de l'ouverture d' & imentation de la matrice. Une conduite 1 est reliée à ce couvercle et aussi à une source d'air comprimé pour permettre de faire passer l'air comprimé, à travers un dispositif de préchauffage 12,dans l'espace délimité par le couvercle 4, afin d'appliquer de la pression au métal fondu pendent son durcissement. Le couvercle 4 contient une chicane 5 montée de manière que l'air qui sort de la conduite 1 ne vienne pas heurter directement la surface du métal fondu. Le couvercle 4 porte également une soupape de décompression de sécurité 3 agencée pour mettre à l'échappement dans l'atmosphère l'intérieur du couvercle au cas où la pression pneumatique dans ce couvercle dépasse une valeur prédéterminée que l'on peut choisir au préalable. L'air dans le couvercle tend à s'échapper à travers le joint 6 mais la présence de la soupape de sécurité 3 empêche une accumulation indésirable de la pression. Un bras 13 est accouplé au couvercle 4 et porte un organe de manoeuvre d'un contact électrique 11 de sorte que quand le couvercle est abaissé en position sur la matrice, le dispositif de distribution d'ir comprimé vers l'appareil de préchauffage 12 est actionné. L'appareil comprend des moyens (non représentés) pour actionner le mécanisme à piston et cylindre et faire descendre le coulisseau 2, si bien que le couvercle 4 vient en position sur l'ouverture d'alimentation et le contact 11 est actionné pour mettre en route la distribution d'air comprimé. Aussitôt que le couvercle atteint la position requise, la pression pneumatique agissant sur le métal fondu dans la cavité 9 est donc renforcée. Cette application de pression sur le métal fondu pendant son durcissement augmente l'écoulement du métal ce qui permet d'obtenir une pièce coulée ayant une meilleure définition, le volume nécessaire pour le ou les canaux de coulée étant ainsi réduit ; dans certains cas, les canaux de coulée peuvent être entièrement supprimés et on peut former plus facilement des sections de parois minces sur des pièces coulées ayant des formes complexes. On préchauffe la matrice à l'aide des brûleurs 10 à une température notablement supérieure à la température normale de coulée par gravité en matrice, comme on l'a déjà dit ; après la coulée, on laisse le métal fondu dans la cavité de la matrice refroidir à un degré suffisant pour en assurer la solidification. Après la solidification de la pièce, on enlève le couvercle 4 en élevant le coulisseau 2 ce qui interrompt automatiquement l'arrivée d'air comprimé par un nouvel actionnement du contact 10 et on sépare les deux moitiés de la matrice pour permettre l'éjection de la pièce coulée. Comme il Va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce vui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qutà ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. procédé de coulée d'un métal dans une matrice ou un moule, du genre de ceux pour lesquels une pression est appliquée, par un fluide gazeux, au métal refroidissant dans la matrice, caractérisé par le fait que I actrice comporte une paire d'élé- ment s séparables formant un espace creux dans lequel le mental est introduit par une nourrice ménagée dans. l'un a-l moins desdits éléments, ladite nourrice ayant une ouverture d'alimentation débouchant h l. surface extérieure dudit élément, que la matrice est préchauffée à une température au-dessus de 350 C, de préférence entre 3500C et 400 C, qu'un couvercle est amen en contact étant che avec ladite surface comprenant l'ouverture d'alimentation, de façon à établir une communication entre l'intérieur du couvercle et ladite ouverture, et qu'ensuite l'intérieur du couvercle est mis en communication avec une source d'air comprimé, de sorte qu'une pression pneumatique soit appliquée au métal dans la direc- tion de la coulée. 2. Procédé selon la oevendication 1, caractérisé par le fait que l'air comprimé introduit est préchauffé. 3. Procédé selon lL revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'alimentation d'air comprimé s'effectue initialement en fonction des mouvements du couvercle lorsque celui-ci vient en contact hermétique avec la surface de la matrice. ppareil pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à ), comprenant des moyens pour soumettre,le métal se refroidissant dans 1- matrice, à l'action d'un fluide gazeux sous pression, caractérisé par le fait que la matrice comporte une paire d'éléments séparables, avec une ouverture d'alimentation se présentant sur la surface extérieure de l'un au moins desdits éléments, les moyens pour exercer la pression comprenant un couvercle 4 communiquant avec l'ouverture d'alimentation 8, et un conduit d'air comprimé 1 étant prévu pour introduire cet air à l'intérieur du couvercle 4, de sorte oue le métal fondu dans la cavité 9 de la motrice soit soumis à 1 ires- sion à travers ladite ouverture d'alimentation 8. 5 - Moyens selon la revendication 4, caractérisés par le fait qu'un dispositif de préchauffage 12 est inclus dans le conduit d'amenée d'air 1. 6 - Moyens selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'une chicane 5 est prévue dans l'intérieur du couvercle, en face du débouché du conduit d'amenée d'air. 7 - mitoyens selor l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisés en ce au'une soupape de décompression de sécurité 3 est prévue dans le couvercle 4. 8 - moyens selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisés par le fait que le couvercle 4 est amené en contact étanche avec la surface de la matrice 7 à l'aide d'un dispositif de cylindre et piston 2. 9 - Moyens selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisés par le fait que des moyens commutateurs 11, 13 sont prévus et agencés de telle manière que le mouvement du couvercle 4 nécessaire pour amener le contact avec la surface de la matrice commande l'arrivée de l'air comprimé vers l intérieur du couvercle.