Brevet FR2214581A1 — publié le 19740819

L'invention concerne un appareil et un procédé pour la formation de jets de coulée et/ou de masselottes en matière perdue destinés à servir dans la technique de moulage de précision par revetement. Le moulage de précision consiste essentiellement à fa- briquer un objet donné en un matériau désiré tar exemple en alliage ferreux ou non ferreux) par reproduction d'un premier modèle ou modèle initial de l'objet, fait en matière prdue. Ce modèle initial en matière perdue est revêtu de matériaux réfractaires d'un seul type ou de plusieurs types différents, ou bien est inséré dans un moule-massif. Ensuite, on traite le modèle revêtu ou le-moule massif pour éliminer la matière perdue, on remplit de métal fondu la cavité obtenue, qui est entourée de matériaux réfractaires (le métal étant coulé dans la cavité) et on laisse le métal se solidifier pour reproduire le modèle.Ces étapes fondamentales et d'autres variations sont bien connues de l'homme de l'art et conduisent à l'obtention de l'objet final. On commence normalement par construire un moule métallique pour permettre d'obtenir, par desteehniques connues de l'homme de l'art, une pluralité de répliques, en matière perdue, d'un modèle original. Ce moule métallique contient une cavité de précision qui reproduit L'objet final désiré; on introduit la matière perdue dans le moule, on la laisse -se solidifier ou durcir, et on la retire du moule. Pour chaque objet désiré, on formera ainsi un modèle perdu. Habituellement, on monte plusieurs des modèles perdus sur des jets de coulée et/ou des masselottes en utilisant des entonnoirs qui sont aussi formés de matière perdue, l'ensemble de jets ou masselottes et de modèles qui en résulte étant appelé "grappe" dans la technique. Cette grappe comprend normalement un bassin coulée en matière perdue qui permettra d'introduire le métal fondu dans le système de jets et finalement dans les cavités résultant du modèle. L'un des processus les plus compliqués et les plus coûteux de la technique de moulage de précision par revêtement est la fabrication des jets et/ou masselottes en matière perdue. Habituellement, le type de jets et/ou masselottes utilisé peut autre l'une de plusieurs dizaines de configurations et formes, par exemple une forme généralement rectangulaire, une forme circulaire, une forte plate, etc.. Pour tout type donné de jet, on peut inclure divers éléments de renforcement. Habituellement, pour fabriquer ces grappes de matière perdue, on emploie des morceaux de matière appropriée, normalement de cire, que l'on assemble manuellement en faisant fondre la surface d'un morceau ou des deux morceaux au point où ils doivent autre assemblés. Un procédé de fabrication des morceaux individuels consiste à fondre des plaques ou gâteaux de cire dans une cuve chauffée et à couler la cire fondue dans un moule, après quoi on la laisse se solidifier et durcir. Comme on le comprendra, c'est là un processus long et coûteux en main d'oeuvre et en équipement, et c'est habituellement un des processus les plus lents dans l'ensemble de la technique de moulage de précision en cire perdue. La demanderesse a mis au point un appareil et un procédé qui surmontent les inconvénients des procédés classiques de fabrication de jets de coulée et/ou masselottes en matière perdue et permet de former une masselotte complète d'un seul tenant avec des jets associés, ou un ensemble complet de jets, par un processus en une seule étape. L'appareil comprend au moins une cavité de moule, de préférence formée par deux demi-coquilles, au moins une entrée menant à cette cavité, dés moyens pour refroidir ladite cavité de moule et des moyens permettant d'y introduire une charge de cire solide, ladite charge étant introduite sous pression dans la cavité. Plus précisément, l'appareil comprend une cavité de moule ayant une forme désirée qui correspond à la forme d'une disposition de masselotte et/ou de jet au modèle perdu à reproduire. La cavité de moule peut être une seule disposition de moule capable de donner une seule disposition de masselotte perdue ou, en variante, un moule peut contenir plusieurs cavités capables de donner plusieurs masselottes ou jets perdus en même temps. Le nombre de cavités d'un moule donné dépend du type de grappe en matière perdue à former, de sa grandeur, etc.. Une construction préférée de moule comprend deux demicoquilles complémentaires formant des portions supérieure et inférieure et permettant de retirer la grappe en matière perdue formée dans le moule. Â cet effet, un mode d'exécution préféré comprend des moyens pour déplacer une des demi-coquilles par rapport à l'autre lorsque la formation du jet ou de la masselotte en matière perdue dans le moule est achevée. Le moule peut être fait en toute matière appropriée capable de résister aux pressions rencontrées pendant la formation du jet ou de la masselotte en matière perdue dans le moule, par exemple en acier et les dimensions des cavités de moule ainsi que la forme de ces cavités sont connues de l'homme de l'art. Le moule comprend aussi une ouverture reliant l'exté- rieur du moule à la cavité pour permettre l'introduction dans le moule d'une charge-de cire solide servant à former le jet ou la masselotte. La grandeur de l'ouverture est suffisante pour recevoir la cire solide et varie selon la grandeur de la cavité de moule. Le moule utilisé avec 11 appareil selon l'invention comprend des moyens de refroidissement du moule qui sont de préférence conçus pour refroidir la surface de la cavité du moule jusqu'au point où la cire injectée sous pression dans celle-ci est surrefroidie. Ainsi, ces moyens peuvent autre tous moyens de refroidissement capables de refroidir la surface de la cavité du moule, ou bien on peut refroidir tout le moule si on le désire, ou encore, selon le type de construction de moule qu'on utilise, on peut refroidir seulement les surfaces adjacentes à la cavité du moule, en utilisant des canaux de refroidissement appropriés prévus dans le moule. L'appareil -comprend un dispositif permettant d'injecter dans la cavité de moule, à travers l'ouverture de moule, une charge de cire solide perdue. Dans une forme préférée, ce dispositif comprend des moyens pour retenir et guider une charge solide de la matière et des moyens pour refouler la matière dans la cavité de moule. Un tel dispositif comprend de préférence une première chambre de retenue et de guidage de grandeur suffisante pour retenir une charge de matière perdue, la forme de cEtte chambre de retenue variant selon la forme de la matière injectée dans la cavité. De préférence, la forme de la chambre de retenue et de guidage correspond sensiblement à celle de la charge de matière utilisée. Un mode- d'exécution préféré comprend une chambre mobile de retenue et de guidage dans laquelle on peut introduire la charge de matière depuis un point éloigné d'un point où ladite chambre est en coopération avec l'entrée de la cavité du moule. Ainsi par exemple, la chambre de retenue et de guidage peut entre mobile autour d'un axe fixe ou être montée pivotante autour d'un axe fixe, de sorte qu'on peut y introduire la charge de matière en plaçant celle-ci dans une extrémité de la chambre de retenue. En outre, si on le désire, la chambre de retenue peut comporter une portion de paroi amovible, de sorte qu'on peut placer la charge de matière dans la chambre et fermer ensuite les parois. Des moyens permettant de placer sous pression# la charge de matière dans la cavité de moule coopèrent avec la chambra de retenue et de guidage. A# cet effet, des moyens appropriés comprennent par exemple un vérin, un dispositif à air comprimé conçu pour refouler la charge de la chambre de retenue dans la cavité de moule, etc.. Dans la pratique du procédé selon l'invention avec utilisation de l'appareil ci-dessus, -on place dans la chambre de- retenue de l'appareil une charge de matière solide à partir de laquelle doivent être fabriquées les structures perdues de masselotte et/ou de jet. On place alors la chambre en position de coopération avec-l'ouverture de la cavité de moule et on actionne alors le vérin pneumatique ou dispositif similaire pour refouler sous pression la charge de matière de la chambre de retenue et de guidage dans la, cavité de moule. Grâce aux propriétés de fluage de la matière perdue utilisée, la matière flue dans la cavité du moule pour prendre la forme de cette cavité et former la masselotte ou le jet perdus.Les moyens de refroidissement peuvent refroidir en permanence la surface de la cavité de moule de sorte que lorsque la matière perdue est refoulée dans la cavité, cette dernière est refroidie (de préférence surrefroidie), permettant à la surface de la matière de se/con- tracter. Ensuite, on peut retirer le produit obtenu, manuellement ou par d'autres moyens appropriés, par exemple au moyen d'un dispositif d'éjection (par exemple une source d'air comprimé) pour déplacer physiquement le produit de la cavité de moule. La cire utilisée pour former la masselotte ou le jet peut être toute matière appropriée couramment employée par l'homme de l'art. Cette matière peut donc comprendre des additifs usuels, des charges, etc.. En outre, la forme de la charge de matière perdue que l'on utilise pour l'injection dans la cavité peut varier et peut être toute forme convenable utilisable commodément dans l'appareil et le procédé selon l'invention. Ainsi par exemple, on peut utiliser avantageusement des blocs rectangulaires ou des cylindres circulaires de matière solide, La quantité de matière dans chaque charge doit être suffisante pour que lors de l'injection dans la cavité de moule, elle remplisse complètement celle-ci et donne un produit complet. Quand on injecte la charge de cire dans la cavité de moule, la pression nécessaire dépend de plusieurs facteurs, ainsi qu'on le comprendra grâce à la description. Il suffit de dire toutefois que la pression doit être suffisante pour assurer que la charge soit complètement injectée dans la cavité. Ainsi, on peut utiliser par exemple des pressions de plusieurs 2 centaines de kg/cm et au-delà. Après avoir ainsi décrit généralement l'invention, on se réfèrera maintenant aux dessins annexés qui montrent des modes d'exécution préférentiels et sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'une charge type de matière perdue utilisable dans le procédé et l'appareil selon l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective d'une masselotte perdue formée par le procédé et l'appareil selon l'invention; - la figure 4 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle illustrant l'une des étapes de formation du produit de la figure 3; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, montrant l'objet obtenu et l'appareil prêt à recevoir une nouvelle charge de matière;; - la figure 6 est une vue partielle agrandie montrant l'injection de la charge dans la cavité de moule pendant la formation de la masselotte perdue; - la figure 7 est une vue en coupe verticale transversale de la cavité de moule après l'injection de matière perdue dans celle-ci. La figure 3 montre un type de grappe en matière perdue destiné à servir dans le moulage de précision par revêtement et qui, dans le cas présent, comprend quatre jets désignés par la référence générale 10, réunis à une extrémité par un élément de renforcement t2 et à l'autre par une base 14, un modèle de cuvette d'alimentation 16 étant solidaire de la base 14 et des jets 10. La masselotte représentée sur la figure 3 est seulement un exemple du type de système que l'on peut utiliser; comme on l'a dit plus haut, on utilise aussi d'autres systèmes de ~massif lotte ou de jet, sous la forme de configurations circulaires, rectangulaires ou similaires; ou encore, il peut y avoir un seul jet ou masselotte central avec des jets latéraux qui en sont solidaires.Dans la technique antérieure, pour former le type de masselotte représenté sur la figure 3 on fondait et on formait de façon classique les jets individuels 10, la base 14, l'élément de renforcement 12 et la cuvette 16 à partir de formes standard en cire et on assemblait ensuite ces éléments à la main en faisant fondre les couches superficielles des différentes pièces. Avec l'invention, on forme la masselotte de la figure 3 en une seule opération, de façon pratiquement automatique. La figure 2 montre une charge type de cire que l'on peut utiliser pour former les produits de la figure 3 ou des produits similaires et qui est indiquée par la référence 18. Elle est sous la forme d'un cylindre massif de cire. Le cylindre 18 peut avoir une longueur et une largeur variables selon la quantité de matière nécessaire pour former le produit de la figure 3. Dans l'appareil des figures 1 et 4 à 7, les éléments de bâti sont désignés par la référence B. L'appareil comprend un moule qui est dans le cas présent un moule à une seule cavité 20. Ce moule comprend deux demi-coquilles coopérantes 20A et 20B contenant chacune des cavités complémentaires qui correspondent à la forme du produit de la figure 3. Ainsi, le moule comprend des canaux correspondants aux jets 10,-à l'élément de renforcement 12, à la base 14 et à la cuvette 16, la cavité qui forme la cuvette ayant aussi pour rôle de constituer une entrée entre la cavité intérieure de moule et l'extérieur du moule. Dans le mode d'exécution représenté, la moitié supérieure du moule 20A peut être écartée de la moitié inférieure 203 au moyen d'un vérin. Ce vérin comprend un piston 22 actionné pneumatiquement, monté sur un élément de bâti F, et une tige mobile de piston 24. La tige de piston 24 est reliée à une plaque 26 qui est elle-m#me articulée à deux bras 28 situés de part et d'autre, ces bras étant libres de pivoter chacun autour d'un pivot 30. L'autre extrémité de chaque bras 28 est articulée à un autre bras 32 autour d'un pivot 34, et chaque bras 32 est relié à un support de montage 36 (figure 5) qui est lui-même relié rigidement à une plaque d'appui 38. La plaque d'appui 38 est montée indirectement sur la demi-coquille 20A par des supports 40 reliés rigidement à 3a plaque 42 et à l'élément d'appui 44.Comme on le voit par les figures 1 et 5, les éléments 42 et 44 coulissent le long du guide 46 pendant leur mouvement descendant, de manière à retenir la demi-coquille 20A en alignement vertical au cours de son mouvement. Ainsi, le vérin 22 a pour effet de lever et d'abaisser la demi-coquille supérieure 20A suivant une trajectoire fixe, de sorte que cette demi-coquille 20A est amenée à s'adapter à la demi-coquille inférieure 203 et à s'en écarter.L'utilisation des bras 28 et 32 pour trans- mettre en le transformant le mouvement de la tige de piston 24 à la demi-coquille 20A est avantageuse, car elle assure qu'une pression positive soit exercée, pendant la course descendante du vérin, sur la demi-coquille complète 20A et que celle-ci soit bloquée ou maintenue en place pendant l'utilisation. Un patin -ou plaque d'appui 48, fixé au bâti, bute contre l'extrémité du moule 20 pour L'empêcher de se déplacer-pendant l'utilisation quand le vérin 90 fonctionne, comme indiqué plus loin. Un autre élément de l'appareil selon l'invention comprend des moyens permettant de refroidir le moule 20. A cet effet, on peut prévoir tous moyens appropriés; dans l'exemple représenté, on a prévu un dispositif à compresseur 60 pour fournir du liquide réfrigéré aux demi-coquilles 20A et 20B. De cette façon, les demi-coquilles sont maintenues à une température désirée qui est de préférence suffisante pour surrefroidir la mas selotte-perdue quand elle est formée. Si on le désire, les moyens de refroidissement peuvent agir de manière à refroidir le moule 20 par intermittence, mais ils sont de préférence actionnés en permanence, afin de maintenir continuellement-la température dans la gamme préférée indiquée. L'appareil représenté comprend une chambre de retenue et de guidage 70 destinée à la charge 18 et agissant conjointement avec des moyens d'injection de la charge 18 dans la cavité de moule. Cette chambre est constituée par un tube cylindrique creux allongé ayant un diamètre suffisant pour recevoir la charge 18. Comme on le voit sur la figure 5, une extrémité du tube 70 est ouverte, ce qui permet d'y introduire la charge 18. Dans le mode d'exécution préféré, le tube 70 peut être écarté d'un plan dans lequel l'extrémité du tube opposée à celle où il est chargé est en coopération avec l'entrée de la cavité de moule. A cet effet, on fait en sorte que le tube puisse etre déplacé par un vérin 72 qui présente une tige de piston 74 reliée à un support 76 sur lequel est monté de façon pivotante un bras 78. L'autre ex trémité du bras 78 est articulée à un support 80 qui est lui meme fixé rigidement au tube 70.Ainsi, quand on actionne le vérin 72, la tige de piston 74 fonctionne pour lever et- abais- ser le tube 70 d'une position supérieure de chargement à une position inférieure de fonctionnement dans laquelle le tube est en capération avec l'entrée de la cavité. Le positionnement du tube relativement à l'entrée du moule est facilité par le bras 82 articulé à l'élément de bâti F; ce bras 82 est lui-méme ar ticulé au support 84 qui est relié rigidement au tube 70. En outre, le support 79 supporte l'extrémité antérieure du tube lorsqu'il est dans la position abaissée. Conjointement avec le tube 70 fonctionne un vérin 90 muni d'une tige de piston 92 qui porte un patin 94 dont le dia mètre correspond à celui du tube 70. le vérin 90 peut être pneumatique, ou bien on peut utiliser d'autres systèmes similai- res si on le désire. Le patin 94 est pourvu d'une saillié 96 qui est des tinée à s engager dans l'extrémité de la charge 18 de cire solide. Comme le montrent les figures 4 et 6, que vérin 90 a pour rtle d'injecter la cire 18 dans la cavité du moule 20 sous une haute pression, en utilisant les propriétés de fluage à froid de la cire usuelle servant à former des masselottes ou jets-per dus. les divers composants peuvent être actionnés successi vement et par intermittence par des moyens de commande appropriés. Ainsi, lorsqu'on introduit la charge 18 dans le tube 70 et qu'on abaisse ce dernier sur le support 79, les demi-coquilles étant adaptées entre elles (c'est-à-dire le vérin 22 retenant la demi coquille supérieure 20A en position juxtaposée avec la demicoquille inférieure 20B), on peut actionner le vérin 90 pour injecter la charge 18 dans la cavité de moule, qui est de préférence maintenue à une température suffisante pour surrefroidir la cire injectée, après quoi on actionne le vérin 72 pour élever le tube récepteur et de guidage 70 afin de le recharger, et ensuite on actionne le vérin 22 pour soulever la demi-coquille supérieure 20Â. Le produit formé dans la cavité de moule, représenté sur la figure 3, peut eatre retiré manuellement ou par des moyens appropriés permettant d'éjecter le produit de la moitié inférieure de moule 203. L'appareil décrit est essentiellement actionné pneumatiquement et comporte des tuyaux pneumatiques 98 et des pur geurs associés 100 (la source d'air comprimé n'étant pas représentée). Un levier 102 permet d'actionner le vérin 72 par l'intermédiaire de la boîte de jonction 104; le levier 106 permet d'actionner le vérin 22 par l'intermédiaire de la boite de jonc-- tion 108 et le levier 110 permet d'actionner le vérin 90. Une variante de appareil ci-dessus comporte un ensemble de moule servant à former d'autres systèmes de jets ou masselottes ayant-une configuration différente de celle qui est représentée. Lorsqu'on désire former un système de jets du type en "cagen dans lequel les jets individuels 10 de la grappe sont rectangulaires, l'appareil peut comporter dans le moule un noyau amovible. L'ensemble de moule comprend également des demi-coquilles 20A et 203 qui définissent en partie une portion des configurations de jet 10, un noyau mobile qui contient une partie des cavités des jets 10 pouvant être inséré dans l'ensemble de moule. Ainsi, entre le noyau mobile et les demi-coquilles 20A et 203 est défini un ensemble de moule qui forme la cavité destinée à ce type de grappe de masselotte. Dans ce mode d'exécution, le noyau est rendu mobile pour permettre de retirer la grappe de cire formée et un vérin supplémentaire, analogue à celui qui a été décrit plus haut, peut autre prévu pour insérer le noyau mobile en position de opération avec les éléments de moule 20A et 203 et le retirer de cette position.Comme les autres composants de l'appareil, ce vérin peut également autre actionné par intermittence dans le temp#s, de façon à insérer le noyau mobile dans et entre les éléments de moule 20A et 203 (de préférence, le vérin qui actionne l'élément supérieur mobile 20A du moule est actionné après l'insertion du noyau entre les moitiés-de moule, pour permettre et faciliter l'introduction du noyau entre les moitiés de moule 20A et 203). En outre, l'utilisation d'un noyau mobile pour former ce type de système perdu de masselotte ou de jet permet la formation de configurations rectangulaires, circulaires et autres, nécessaires à un ensemble donné, et de retirer facilement le produit de cire perdu ainsi obtenu. On comprend que la cuvette d'alimentation 16 n'est pas nécessairement prévue (mais ltest avantageusement) en même temps que le reste des composants de l'ensemble. REVEIBICADIONS 1. Appareil pour -former une masselotte ou un jet perdus d'une seule pièce destinés à servir dans le moulage de précision par revêtement de matière perdue, comprenant un moule muni d'au moins une cavité de moule, une ouverture communiquant avec cette cavité, des moyens de refroidissement servant à re- froidir la cavité de moule, et un dispositif permettant dtin- troduire dans la cavité une charge de cire solide et comprenant des moyens d'injection de la cire sous pression dans la cavité. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le moule comprend deux moitiés complémentaires conçues pour s'adapter l'une à l'autre, et des moyens permettant de déplacer l'une des moitiés de moule relativement à l'autre. 3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les moyens de refroidissement refroidissent l'ensemble du moule. 4. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'introduction d'une charge de cire dans la cavité de moule comprend des moyens coopérants servant à retenir et à guider une charge solide de la matière, et des moyens ser van à refouler la matière des moyens de retenue et de guidage dans la cavité de moule. 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel les moyens de retenue et de guidage comprennent des moyens destinés à recevoir une charge de cire solide et peuvent s'adapter en position de coopération à la cavité de moule. 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel les moyens de refoulement de la matière dans la cavité comprenn#ent des moyens destinés à agir sur la charge de cire contenue dans les moyens de retenue et à refouler cette charge sous pression dans la cavité de moule à travers les moyens de retenue. 7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel les moyens de retenue comprennent une chambre allongée qui peut autre retirée de la position de coopération avec les moyens d'injection de la charge de matière dans la cavité de moule. 8. Appareil selon la revendication 1, dans lequel la cavité de moule comprend un noyau coopérant conçu pour former avec le moule une configuration de masselotte ou de jet, le noyau pouvant autre inséré- séparément dans la cavité de moule. 9. Procédé de formation d'un système d'une seule pièce de masselotte ou de jet pouvant servir dans le moulage de précision par rev8tement de matière perdue, qui consiste à prendre une charge de cire solide, à l'injecter sous pression dans une cavité de moule, à refroidir la cavité de moule dans une mesure suffisante pour permettre le démoulage de la charge de cire injectée, et à retirer du moule le système de masselotte ou de jet obtenu. 10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel on surrefroidit le moule.