Brevet FR2146147A1 — publié le 19730302

La présente invention concerne une machine à couler en coquilles pour la fabrication d'armatures en métal lourd, dont la coquille est subdivisée en au moins deux éléments, la coulée s'effectuant notamment à la main au moyen d'une poche ou cuiller de coulée. La fabrication d'armatures ou d'autres produits de fonderie en métal lourd a pris de plus en plus d'importance ces derniers temps, mais il faut dire que la coulée d'un métal lourd est beaucoup plus difficile à réaliser que le traitement de fonte en métal léger, car il faut partir du principe que les connaissances qui ont été acquises dans la coulée de métaux légers ne peuvent absolument pas être utilisées pour la coulée de métal lourd. Cela explique également que lors du traitement ou de l'usinage d'un métal lourd, on a longtemps donné la préférence à la coulée en sable et ce n'est qu'après bien des hésitations qubn a utilisé des coquilles métalliques. Dans le cas d'une coquille métallique, il faut tenir compte - qu'il est nécessaire d'utiliser une autre technique de coulée, d'autant plus qu'il se produit une solidification complète de la matière en fusion quelques instants après la coulée. En outre, dans le cas de coulée en coquilles, il faut tenir compte du fait qu'on ne peut obtenir de produits finis utilisables que lorsqu'on a mis au point une technique éprouvée dans la coupe des coquilles, une manipulation particulière de celles-ci et une utilisation appropriée des noyaux, et lorsqu'on a tenu compte de conditions métallurgiques bien déterminées.Quoi qu'il en soit, et sans tenir compte de la façon dont les différentes conditions ont été remplies, la coulée à l'aide d'une seule coquille est en pratique dominante, c'est-à-dire que jusqu'à présent, on n'a pas dépassé le stade de la fabrication de pièces l'une après l'autre. C'est ainsi par exemple qu'il a été divulgué une machine dans laquelle la coquille divisée est disposée au-dessus d'un bain d'enduit noir. Après la coulée et après que chaque pièce a été retirée du moule, les deux moitiés de la coquille sont plongées dans le bain en vue de leur refroidissement et de leur enduisage (noircissement). Puis vient le soufflage et le séchage au moyen d'air comprimé, effectué à la main, ce qui signifie que le mouleur doit s'occuper de tout le processus de travail et que seuls l'ouverture et la fermeture, ainsi que le soulèvement et la plongée de la coquille s'effectuent mécaniquement. Il n'est pas nécessaire de s'étendre davantage pour faire comprendre qu'avec une telle machine, il n'est guère possible d'atteindre -des séries importantes. A l'encontre de ce qui précède, le but de l'invention est de permettre la réalisation d'une machine à couler en coquilles grâce à laquelle il est possible de travailler en continu du métal lourd en fusion dans des coquilles métalliques, les pièces terminées devant présenter d'excellentes propriétés en ce qui concerne leur qualité et ce, quelles que soient leurs dimensions. En outre, la machine doit être étudiée de telle sorte que la coulée puisse être effectuée par des ouvriers non spécialisés. Par ailleurs, la machine doit pouvoir être alimentée autant que possible à partir d'un point et n'exiger que peu de travail à la main. De plus, un autre but de l'invention est que la machine arrière puisse être utilisée de façon universelle et reste entièrement bien visible, qu'elle fonctionne toujours à coup sûr et que son prix se situe dans des limites économiquement supportables. La solution du problème posé est ainsi principalement obtenue au moyen d'un support tournant sur lequel sont placées au moins trois coquilles pouvant pivoter pour la coulée, passant par au moins trois stades de travail et auxquelles est associée une tête d'injection et (ou) une tête de soufflage d'air s'engageant par intermittence dans chacune des coquilles, alors ouvertes, selon le rythme du déplacement successif de chaque coquille. Du fait que plusieurs coquilles sont placées sur le support et que ce support est rotatif, les différentes coquilles sont amenées les unes après les autres en position de coulée, ce qui permet d'obtenir une fabrication en continu qui est très supérieure aux méthodes utilisées jusqu'à présent, prévues pour une seule coquille, et permettant en outre d'atteindre des séries beaucoup plus élevées. Il est vrai qu'il est connu dans la technique de la coulée des métaux légers d'utiliser des tables de coulée tournantes mais jusqu'à présent on avait considéré qu'il était impossible d'utiliser de tels dispositifs pour la coulée de métaux lourds. En fait, l'utilisation était effectivement impossible et il a fallu l'inventeur du présent procédé pour éliminer les difficultés en associant une tête d'injection et (ou) de soufflage d'air. Cette tête d'injection et de soufflage rend en effet inutile de plonger les moitiés de coquilles dans le bain d'enduisage, ce qui est incommode et irrationnel, procédé qui se heurte notamment à des difficultés et qui exige une construction extrêmement compliquée lorsqu'il s'agit de coquilles lourdes ou de pièces de fonderie relativement grandes, toutes opérations qui ne posent désormais plus de problèmes. La tête d'injection et de soufflage utilisée suivant l'inven- tion produit également un refroidissement excellent et efficace des moitiés de coquilles; or ce sont précisément ces surfaces, notamment les surfaces de moulage de la coquille qui sont soumises à un traitement intensif et qui sont particulièrement chauffées par l'opération de coulée précédente. Etant donné que l'en- semble de la machine fonctionne selon un rythme de travail déterminé et que le support est déplacé de façon intermittente, l'ouvrier, à l'encontre de ce qui se produisait avec les anciennes machines, est libéré de manipulations fastidieuses, de sorte qu'il peut se consacrer exclusivement à son activité la plus importante, c'est-à-dire la coulée. Un autre avantage c'est que dans le cas de la nouvelle machine, les travaux auxquels il y a lieu de procéder sont simples et peuvent être effectués par des ouvriers ou des manoeuvres non spécialisés qui n'ont pas besoin de changer de place, c'est-àdire que la machine peut être commandée pratiquement à partir d'un seul poste. Lorsque,comme prévu, les coquilles sont montées également à pivotement, il en résulte lors de la coulée un courant de remplissage presque laminaire qui permet d'obtenir une pièce de coulée étanche à l'air et exempte de retassures et de scories. Suivant une autre particularité de l'objet de l'invention, le support rotatif reçoit les coquilles sur des rails radiaux en porte-à-faux, les coquilles pouvant pivoter autour d'axes radiaux et pouvant être abaissées selon d'autres axes tangentiels au circuit circulaire. Grâce à ces deux possibilités de mouvement, d'une partir est possible d'agir sur le processus de moulage en tant que tel, et par ailleurs, cela facilite l'introduction des noyaux, particularité qui sera exposée plus en détail ci-après. Pour le pivotement des coquilles autour d'axes radiaux il est, suivant l'invention, favorable que les bras soient montés à rotation au moyen d'un arbre et que cet arbre porte un pignon engrenant de préférence avec deux crémaillères placées elles-mêmes sous l'influence de cylindres de travail. Grâce à cette commande par crémaillère, il est également possible de faire pivoter, comme en se jouant, même des coquilles lourdes. En outre, les cylindres de travail permettent d'atteindre des vitesses de travail adaptées aux particularités de la coulée, la vitesse de coulée pouvant être modifiée pendant la coulée au moyen d'une came de commande de profil prédéterminé. A cet effet, il est rationnellement prévu sur la tige de piston du cylindre de travail une came interchangeable qui est palpée par un organe agissant sur le distributeur du cylindre de travail.La partie la plus importante est dans ce cas constituée par la came, car grâce à sa forme il est possible de faire pivoter chaque coquille par exemple dans la première phase du mouvement d'abord lentement, puis plus rapidement, afin de favoriser la sortie d'air de la coquille et, d'autre part, pour éviter le "gel" dangereux de la matière en fusion utilisée. Il va de soi qu'il est possible de régler le louvement et de le modifier selon les conditions exigées par chaque pièce de coulée. Il suffit pour cela de choisir des cames correspondantes et de les remplacer de façon judicieuse. Afin d'augmenter encore l'avantage résultant du fait que l'ouvrier est déchargé d'un pénible travail qui devait être effectué à la main, il est en outre prévu, suivant l'invention, d'utiliser pour le déplacement intermittent du support, pour l'ouverture et la fermeture des coquilles ainsi que pour l'abaissement de celles-ci, soit des moteurs électriques,soit des cylindres hydrauliques ou pneumatiques dont le rythme et la vitesse de travail sont réglables et qui sont logés avantageusement dans un boltier de commande et d'entraînement central. Ces organes de mouvement et de commande se trouvent pratiquement dans le commerce, de sorte qu'ils ne grèvent pas le prix de l'ensemble le la machine, ou seulement de façon insignifiante. Lorsqu'on prévoit un rythme de travail et une vitesse de travail réglables, on a ainsi la garantie que la machine peut être dans chaque cas bien adaptée à toutes les circonstances prédominantes et pouvant être modifiées selon le types de pièces moulées usinées. Suivant une autre particularité essentielle de l'objet de l'invention, le mouvement de pivotement des coquilles en vue du processus de coulée se produit en fonction ou à la suite de la pose de la poche de coulée sur une chape prévue à la coquille. De cette façon, le mouvement nécessaire au moulage est entièrement assuré par la machine, sans égard à l'adresse ou à l'habileté de l'ouvrier. La complication qui en résulte est également ici insignifiante. Mais, par ailleurs, l'ouvrier est déchargé du pénible travail physique auquel il était soumis jusqu'à présent, notamment il n'a plus à manipuler la lourde poche de coulée, détail qui a une très grande importance. De plus, suivant l'invention, la tête d'injection et (ou) de soufflage d'air s'engageant dans la coquille ouverte est en forme de coussin et ses ajutages sont orientés vers les surfaces de moulage des coquilles. Grâce à la présence de ces ajutages orientés de façon particulière, tous les endroits des surfaces du moule sont atteints et traités, ce qui paraît particulièrement important car des surfaces insuffisamment nettoyées, enduites et séchées entraînent presque fatalement des défauts de moulage. Enfin, il apparaît rationnel dans l'intérêt de l'invention, que la tête d'injectioeet (ou) de soufflage d'air contienne un système à deux chambres dont l'une est raccordée à une source d'air comprimé et l'autre à une pompe envoyant une matière d'enduisage. Ce système à deux chambres permet, lors du pivotement de la tête d'injection et (ou) de soufflage entre les moitiés de la coquille ouverte, tout d'abord de la nettoyer au moyen d'air, puis de l'arroser de matières d'enduisage etlors du pivotement de la tête dans le sens inverse, de la séchar par de l'air, de sorte que le produit d'enduisage est réparti uniformEment et séché. En outre, la tête d'injection peut être introduite sans peine dans le moule ouvert, même lorsqu'il s'agit de moitiés de coquilles de conformations compliquées. Le produit d'enduisage que l'on emploie dépend dans une large mesure du métal lourd en fusion qui est traité. Par exemple, si l'on doit couler du laiton, il faut veiller à ce que le produit d'enduisage présente de bonnes qualités d'isolation, d'autant plus que dans le cas de pièces moulées en laiton, l'évacuation de la chaleur est particulièrement intense. Il va de soi que l'on peut exécuter séparément l'injection et le soufflage, sans sortir du cadre de l'invention.En tous cas, la tête d'injection et (ou) de soufflage d'air prévue par l'invention entraîne beaucoup moins de complications quant à sa fabrication et à sa manipulation que le fait de plonger les moitiés de coquilles dans un bain. On mentionnera en outre que, du fait de la possibilité, précédemment mentionnée, de régler les vitesses de travail, il est également possible de régler la durée d'enduisage et de soufflage, par exemple afin de déposer une couche isolante plus ou moins épaisse. Du fait que ce réglage permet également en quelque sorte de doser le refroidissement avec précision constitue également dans tous les cas un avantage certain quant au déroulement parfait des différents stades de travail. Les dessins schématiques annexés montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'objet de l'-n- vention. La fig. 1 est une vue de profil de la machine à couler en coquilles suivant l'invention. La fig. 2 en est une vue de dessus. La fig. 3 est une vue en coupe transversale d'un détail de la machine non visible sur les fig. 1 et 2. Comme représenté sur les fig. 1 et 2, la machine à couler en coquilles est essentiellement constituée par un support tournant 2, monté à rotation sur un socle 3. Le support 2 présente des bras 4 en porte-à-faux prenant appui sur une couronne 5 afin de décharger le socle 3. A chaque extrémité des bras en porte-àfaux 4 est monté un bras 8 pouvant pivoter au moyen d'une articulation 6 et servant à la réception de la coquille formée de deux moitiés 9 et 10. L'une des moitiés 9 de la coquille est rigidement fixée au bras 8, tandis que l'autre moitié 10 est fixée sur un plateau 11 pouvant être déplacé au moyen de tiges de guidage 7 et d'une tige de piston 12 en vue de la fermeture et de l'ouverture de la coquille. Les tiges de guidage 7 et la tige de piston 12 sont montées par rapport à l'articulation 6 de telle sorte qu'elles puissent toujours pivoter en même temps que le bras 8. On a représenté sur la fig. 1 la position de pivotement indiquée en traits mixtes. Sur le côté de chacun des bras 4 est montée une chape 13 sur laquelle peut être posée une poche de coulée (non représentée). Pour verser le métal en fusion dans la coquille, il est prévu dans les moitiés de coquille 9, 10 des évidements qui, lorsque la coquille est fermée, ménagent un orifice de coulée 14. On peut voir à l'intérieur des coquilles ouvertes des tiges éjectrices 15 qui, lorsque la coquille est ouverte, expulsent la pièce de fonderie 16 lorsqu'elle ne tombe pas d'elle-même. Les pièces de fonderie 16 tombent alors sur une bande transporteuse 17. Aux coquilles est associée une tête d'injection et de soufflage 18 qui, lorsque la coquille est ouverte, peut s'introduire en pivotant entre les moitiés 9, 10. Cette tête d'injection et de soufflage répartit uniformément sur les surfaces du moule un liquide d'enduisage, puis se produit alors le soufflage d'air de séchage. La tête d'injection et de soufflage est montée en 19 de telle sorte que le pivotement se produise toujours sans difficulté. Il va de soi que la coquille ouverte peut être également inclinée par pivotement vers le bas au moyen de l'articulation 6, de telle sorte qu'il ne soit pas nécessaire de déplacer la tête d'injection et de soufflage 18. Pour permettre la coulée, les bras 8 portant les coquilles peuvent pivoter radialement par rapport au support 12 autour d'axes radiaux 23, par exemple autour de l'axe longitudinal des bras 4. Ces bras 4 sont pour cette raison montés sur le support 12 au moyen d'un arbre 20. Pour l'entraînement il est prévu pour chaque bras 4 un dispositif tel celui représenté sur la fig. 3 et qui est logé dans un carter 21. Le dispositif de pivotement logé dans le carter 21 est d'ailleurs raccordé au système central de commande et d'entraînement qui produit tous les mouvements nécessaires au cycle de travail et qui est logé dans un carter 22. Le dispositif représenté sur la fig. 3 est constitué par le carter 21 dans lequel est monté l'arbre 20 rigidement relié à chaque bras en porte-à-faux 4. L'arbre 20 porte un pignon 24 qui engrène avec deux crémaillères 25, 26. Ces crémaillères 25, 26 sont munies de pistons 27, 28 et 29, 30, respectivement, qui coulissent dans les cylindres 31, 32 qui sont raccordés par des conduits 33, 34 à une source d'air comprimé ou à un système hydraulique. Pour améliorer l'effet produit ou pour produire un effet dans les deux sens, il peut également être prévu des raccords 35, 36. Quoi qu'il en soit, il va de soi que, par exemple, lors de l'entrée d'air comprimé dans le cylindre 31, la crémaillère 25 est repoussée vers le haut et il en résulte un déplacement angulaire du bras 4 dans le sens horaire. On obtient le mouvement opposé lorsque le cylindre 32 est rempli d'un fluide sous pression. La tige 37 du piston 28 est raccordée à un amortisseur d'huile 38 agissant dans les deux sens et freinant chacun des mouvements de façon à éviter les chocs. Mais un élément particulièrement important est constitué par une came 39 qui est montée sur la tige 40 du piston 27. Cette came coopère avec le galet 41 d'un levier-palpeur 42 qui actionne un distributeur 43. Ce distributeur 43 règle, en fonction de la position de la came 39 l'entrée du fluide sbs pression dans les cylindres 31 ou 32, de telle sorte qu'il en résulte des mouvements plus rapides ou au contraire plus lents. Il faut cependant insister particulièrement sur le fait que c'est précisément cette possibilité de commande qui contribue essentiellement à ce que le métal lourd en fusion puisse être traité dans une machine à couler en coquilles, indépendamment de l'habileté du fondeur ou du type de la pièce coulée. On décrira maintenant le fonctionnement de la machine à couler en coquilles suivant l'invention en prenant comme exemple un type de machine à quatre bras. A la position I, la pièce coulée 16 vient d'être éjectée sur une bande transporteuse 17 et la coquille se déplace ouverte depuis la position I jusqu'à la position II. A cet endroit, on fait pivoter la tête d'injection et de soufflage 18 montée en 19, entre les moitiés de moule 9, 10, qui sont alors nettoyées à l'air, puis enduites par projection d'un produit approprié, puis séchées par un jet d'air. Après cette opération, la tête d'injection et de soufflage 18 ressort par pivotement des moitiés de moule 9, 10, et le support passe de la position II à la position III. La position III constitue un point mort, qui sert pour plus de sécurité à refroidir et à sécher la coquille, mais qui en principe n'est pas absolument nécessaire. Après que la coquille s'est redéplacée de la position III à la position IV, se produit l'abaissement de la coquille ouverte. Lorsqu'elle est dans cette position, on y introduit le noyau. Après qu'a été actionné un bouton de commande 44, le moule est fermé (position dans laquelle il est représenté en traits mixtes sur la fig. 1, puis relevé par pivotement et amené en position de moulage par déplacement angulaire autour de l'axe 23. Ensuite, il suffit à l'ouvrier de retirer la poche du four et de la placer devant l'orifice 14 sur la chape 13. Le simple fait de poser la poche de coulée sur la chape 13 déclenche le redressement de la coquille autour de l'axe 23 en meme temps qu'est versé le métal en fusion, ce qui s'effectue selon un mouvement déterminé par la came 39. Le déclenchement du mouvement de coulée peut être également produit du fait que l'ouvrier exerce une pression dans le sens longitudinal de la chape 13 en vue d'actionner un commutateur monté dans le bras de la chape. Une fois la coulée effectuée, la coquille revient de la position IV à la position I, où elle s'ouvre de sorte que les éjecteurs 15 peuvent expulser la pièce moulée 16 hors du moule. Lorsqu'il s'agit de fabriquer des pièces de fonderie de grandes dimensions, il apparaît rationnel de prévoir cinq, six bras 4 ou davantage, étant donné que de cette façon on peut disposer un plus grand nombre de stations intermédiaires et, par conséquent, de temps de refroidissement et d'attente plus longs, sans modifier le temps de travail de l'ouvrier. Ceci n'entraîne aucune modification du cycle de travail. En outre, au lieu de le verser à la main, le métal en fusion peut être amené automatiquement du four selon le rythme de travail à la machine. Quoi qu'il en soit, l'invention permet d'obtenir une fabrication économique et la réduction de la main-d'oeuvre. Les détails de réalisation peuvent être modifiés sans s'écarter de l'inventiondans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1. Machine à couler en coquilles pour la fabrication d'armatures constituées par un métal lourd, dont la coquille est divisée, la coulée s'effectuant notamment à la main au moyen d'une poche de coulée, caractérisée en ce qu'elle comporte un support tournant présentant au moins trois coquilles pouvant pivoter en vue de la coulée, pouvant passer par au moins trois postes de travail, auxquels est associée une tête d'injection et (ou) de soufflage d'air s'engageant au rythme de l'avance intermittente des coquilles dans chaque coquille ouverte. 2. Machine à couler en coquilles suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le support tournant présente des bras radiaux en porte-à-faux sur lesquels sont posées les coquilles, celles-ci étant constituées par deux moitiés pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre, pouvant pivoter autour d'axes radiaux et pouvant être abaissées autour d'autres axes orientés tangentiellement au trajet circulaire. 3. Machine à couler en coquilles suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'en vue du pivotement des coquilles autour d'axes radiaux, les bras en porte-à-faux sont montés à rotation au moyen d'un arbre qui porte un pignon engrènant de préférence avec deuxerémailleres elles-mêmes commandées par des cylindres de travail. 4. Machine à couler en coquilles suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la vitesse de coulée peut être modifiée au moyen de cames pendant le processus de coulée. 5. Machine à couler en coquilles suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la came de commande est montée interchangeable sur la tige du piston du cylindre de travail, cette came étant palpée par un organe agissant sur le distributeur du cylindre de travail. 6. Machine à couler en coquilles suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les bras faisant descendre les coquilles, prenant appui sur une bague ou une couronne à poste fixe sont équipée d'articulation permettant aux bras de pivoter. 7. Machine à couler en coquilles suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, pour la commande intermittente du support produisant l'ouverture ou la fermeture des coquilles et pour leur inclinaison, il est prévu soit des moteurs électriques ou hydrauliques > soit des cylindres de travail pneumatiques ou hydrauliques dont le rythme et la vitesse de travail sont réglables et qui sont de préférence logés dans un carter central d'entraînement et de commande. 8. Machine à couler en coquilles suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le mouvement de pivotement des coquilles en vue de la coulée se produit en fonction de la pose de la poche de coulée sur une chape prévue à côté de la coquille. 9. Machine à couler en coquilles suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la tête d'injection et (ou) de soufflage d'air s'engageant dans la coquille ouverte est en forme de coussin, ses ajutages étant orientés sur les surfaces de moulage des coquilles. 10. Machine de coulée en coquilles suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la tête d'injection et (ou) de soufflage d'air comporte un système à deux chambres, dont l'une est raccordée à une source de soufflage d'air et 11 au tre à une pompe fournissant le produit d'enduisage.