Brevet FR2230437A1 — publié le 19741220

La présente inrentfonconcerne les niachines de coulée gausse pressiolis ui;ilisées n c t a m ment po fabriquer des culasses de moteurs à combustion interne. On sait qu'unie machine de coulée o de moulage basse pression comprend principalement un four étanche, un moule et un disposé tif permettant de réaliser le transfert du métal liquide entre le four et le moule. Ce dispositif de transfert comprend principalement un tube qui plonge dans le métal en fusion et qui est relie au moule, ainsi que des moyens pour établir dans le four au-dessus du niveau du métal une pression qui peut être comprise entre 0,2 et 1,5 Kg/cmZ environ. Dans un premier mode de mise en oeuvre de ce procédé, le moule est disposé immédiatement au-dessus du four, ce qui conduit à un agencement relativement compact. Toutefois, cette disposition présente de sérieux inconvénients dont le principal réside dans 11 échauffement intense de la partie inférieure du moule, d'une part, du fait du voisinage du four et, d'autre part, parce que tout le métal nécessaire à la fabrication de la pièce passe pratiquement par uh seul orifice à travers le fond du moule. Ceci augmente le temps de solidification de la pièce de façon importante et diminue par conséquent les cadences de production. De plus, pour accéder au four, il est nécessaire d'effacer le moule et ses mécanismes d'actionnement de sorte que ces derniers ne peuvent être construits de façon aussi rigide et solide que cela serait souhaitable. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre, pour remédier aux inconvénients précités, on a décalé latéral ement le four par rapport au moule, le conduit de transfert entre ces deux sous-ensembles étant alors oblique. Un tel agencement est décrit par exemple dans le brevet français n 69 27 058 au nom des Demanderesses, demandé le 6 Aout 1969. Dans ce brevet, cependant, le canal de coulée et les attaques sont agencé s de telle façon que l'alimentation en métal s'effectue le long d'une des faces latérales de la pièce ou des pièces à mouler. Dans le cas des culasses de moteur à combustion, cette alimentation latérale peut présenter certains inconvénients, notamment lorsque les culasses que l'on désire fabriquer sont de forme complexe et à peu près symétrique.Tel est en particulier le cas, lorsque les tubulures d'admission et d'échappement ne se trouvent pas du même côté et que le moteur doit comporter un arbre à cames en tête. Cette remarque faite à propos de certains types de culasses de moteurs vaut bien entendu pour d'autres pièces pour lesquelles une attaque latérale ne constitue pas la meilleure solution. En présence de cet état de la technique le but que l'invention se propose d'atteindre est de réaliser une machine de coulée basse pression qui permette de fabriquer des pièces de di mensions relativement importantes et présentant une certaine complexité, dans des conditions d'alimentation et de solidification satisfaisantes, tout en permettant des cadences de fabrication élevées. Ce résultat est obtenu dans une machine de coulée ou de moulage basse pression du type comprenant un moule en plusieurs parties et un dispositif d'alimentation assurant le remplissage du moule à partir d'un four disposé de préférence latéralement par rapport au moule, ce dispositif d'alimentation comportant un canal de coulée débouchant dans le moule par au moins une attaque, caractérisée, notamment en ce qu'un bouclier thermique est interposé entre la pièce délimitant le canal de coulée et la partie adjacente du moule, au moins un conduit permettant le passage du métal étant ménagé dans ce bouclier. De préférence, le canal de coulée est ouvert sur sa face dirigee vers le moule et c'est le bouclier qui constitue la face supérieure de ce canal, et délimite au moins en partie la ou chaque attaque. De préférence, le bouclier est évidé sur sa face en contact avec le moule, de façon à ne présenter avec ce dernier qu'une surface de contact réduite, des moyens étant prévus pour faire circuler dans les parties évidées un gaz inerte tel que l'azote qui, outre son rôle d'isolant thermique, permet d'éviter la présence, dans le dispositif d'alimentation, de l'oxygène de l'air qui, passant au travers des joints de construction du moule pourrait provoquer une oxydation et par conséquent la formation d'alumine dans le conduit. Lorsque la machine est conçue pour la fabrication de culasses de moteurs, le canal de coulée à de préférence une forme en U, la pièce dans laquelle est ménagé ce canal ainsi que le bouclier étant évidés dans leurs partie centrale pour permettre le passage de broches servant à mouler les chambres de combustion. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, et sur lequel - la Pig 1 est une vue en coupe longitudinale d une partie d'une machine suivant l'invention - la Fig. 2 est une vue encoure suivant la ligne 2-2 de la Fier. 1 - la Fig. 3 est une vue e coupe suivan; 1 ligne 3-3 de la Fig. 2, certaines parties de la machine qui ne figuraient pas sur les Fig. 1 et 2 ayant été ajoutées sur cette Fig. 3. On voit sur les Fig. 1 à 3, une partie d'une machine permettant de fabriquer par moulage à basse pression des culasses de moteurs à combustion interne comportant des conduits d'admission et d'échappement disposés, respectivement, de part et d'autre de la culasse, et des paliers pour un arbre à cames en tête. N'ont pas été représentés sur ce dessin, le four à partir duquel le métal en fusion est fourni, nl les outillages relativement complexes mais par ailleurs connus qui équipent une feule machine. On voit cependant sur le dessin une partie d'une semelle 1 fixée sur un bâti (non représenté) et par rapport à laquelle sont fixées ou peuvent se déplacer les différentes parties qui constituent le moule M proprement dit. Ce moule comprend en effet un fond 10, un toit 11 et quatre chapes latérales 12a, 12b, 12c, 12d portant chacune une gravure. Le toit peut être déplacé verticalement par rapport à la semelle 1 tandis que les quatre chapes peuvent etre déplacées horizontalement par rapport à cette meme semelle. A la partie inférieure de la semelle et du fond sont fixées les deux pièces essentielles de la machine selon l'invention. L'une 20 de ces pièces délimite un conduit 21 d'amenée de métal et le canal de coulée 22. Ce dernier a une forme en U (Fig. 2), dont le fond 22a se trouve au droit du conduit 21. Il a de préférence une profondeur variable comme c-n le voit sur la Fig. 1, cette profondeur étant la plus importante dans la zone du fond du U. Entre la pièce 20 et le fond du moule se trouve l'autre pièce essentielle 30 de cette machine qui est une plaque en acier de quelques centimètres d'épaisseur et qui joue essentiellement un rôle de bouclier thermique. Cette plaque comporte une face inférieure d'appui sur la pièce 20 et une face supérieure d'appui contre le fond 10 du moule. Cette face supérieure est toutefois largement évidée pour constituer une chambre 31 dans laquelle comme on le verra ci-dessous peut circuler un gaz inerte tel que de l'azote. Dans la plaque 30 sont par ailleurs ménagés des conduits ou orifices 32 de forme à peu près tronconique (Fig. 1 et 2), plus larges à leur partie inférieure et qui constituent les attaques par lesquelles le métal peut pénétrer dans le moule.On peut voir sur la Fig. 3 que le fond du moule comporte également des passages 13 qui constituent une partie du trajet des attaques ainsi que des conduits 14 pour un fluide de refroidissement. Le fond 10 du moule, la plaque 30 formant bouclier et la pièce 20 délimitant le canal de coulée sont évidées dans leur partie centrale en 10a, 20a, 30a pour permettre le passage de quatre broches 15 qui sont destinées à délimiter la gravure des chambres de combustion. Des jeux sont délimités autour de ces broches pour permettre une circulation d'air. Dans le volume délimité entre le fond, le toit et les parties latérales du moule sont reçus un cadre 40 en sable, portant un noyautage 41 (Fig. 3) ainsi qu'un autre noyau 42 correspondant à la présence d'un arbre à cames. On voit sur le dessin que le cadre en sable 40 est reçu dans des logements ou appuis Z, 16 ménagés respectivement dans la semelle et le fond du moule et que ce cadre obture en partie les passages 13 permettant l'arrivée du métal. On ne décrira pas ici en détail le noyautage en sable dont la mise en place est effectuée par des techniques classiques. On voit sur la Fig. 3, des conduits 23, 33 ménagés dans la pièce 20 et la plaque 30 et qui permettent le passage d'azote ou d'un autre gaz convenable, depuis une source de gaz souspression, vers les chambres 31 délimitées à la partie supérieure du boudier. Ces mêmes chambres sont reliées par des conduits 3 à des logements 4 ménagés dans la semelle et qui sont mis en communication par l'intermédiaire de filtres 5 avec le cadre en sable. Par ailleurs, à la partie supérieure du moule sont prévus des passages 17 pour des broches destinées à délimiter les passages des bougies, des éjecteurs 18 et d'autres passages 19 permettantltévacuationde l'air du moule lors de son remplissage. Par ailleurs, au-dessous du canal de coulée 22 sont prévus des moyens de chauffage tels que des bruleurs ou moyens analogues représentés schématiquement en 24 sur la Fig. 3. Les diverses phases du fonctionnement d'une telle machine sont dans l'ensemble classiques et n'ont donc pas à être décritesen détail. On se bornera par conséquent à indiquer quels sont les avantages substantiels que la machine suivant l'invention permet d'obtenir par rapport aux machines de type classique. La disposition et la forme du canal de coulée ainsi que le es des attaques permettent d'obtenir une bonne répartition du métal dans le moule. De plus, la plaque 30 const@le bouclier thermique entre le canai de coulée 22 et le fond 10 du moule et le présence de la chambre 31 permet de cerner entièrenr::ent le dispositif d'alimentation par de l'azote de manière le rendre étanche à l'oxyg'ane. La présente de ce bouclier thermique, qui constitue an excellent isolant, permet ce edai- e considérablement la transmission des calories issues du canal d'alimentation vers le fond du moule et, par consequent, de réduire considérablement le temps de solidification de la pièce avant démoulage, en particulier par rapport aux agencements dans lesquels le moule est placé au-dessus du four. Les moyens de refroidissement ménagés dans le fond permettent de mieux contrôler la solidification de la pièce, avant la mise en dépression du four, pour éliminer le métal en excès. I1 est à noter que le cadre en sable 40 délimite en partie la section de passage des attaques et permet d'en assurer le calibrage. I1 constitue simultanément un écran qui freine le transfert de calories vers la semelle et les chapes latérales. Par rapport aux agencements dans lesquels les attaques sont disposées latéralement, la machine selon l'invention offre l'avantage de permettre la fabrication de pièces de forme plus complexe, de garantir un meilleur contrôle de la solidification et donc une meilleure qualité de ces pièces, du fait notamment de la symétrie de l'alimentation et de la meilleure répartition des masses. 1R EVENDICATIONS 1 - Machine de coulée ou moulage basse-pression, du type comprenant un moule en plusieurs parties et un dispositif d'alimentation assurant le remplissage du moule à partir d'un four disposé latéralement par rapport au moule, ce dispositif d'alimentation comportant un canal de coulée débouchant dans le moule par au moins une attaque, caractérisée en ce qu'un bouclier thermique (30) est interposé entre la pièce (20) délimitant le canal de coulée (22) et la partie adjacente (10) du moule, au moins un conduit (32) permettant le passage du métal étant ménagé dans ce bouclier. 2 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de coulée (22) est ouvert sur sa face dirigée vers le bouclier et le ou chaque conduit (32) ménagé dans le bouclier (30) délimite au moins en partie la ou chaque attaque. 3 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le bouclier (30) est évidé (en 31) sur sa face en contact avec le moule de façon à ne presenter qu'une surface de contact réduite, des moyens étant prévus pour faire circuler dans les parties évidées un gaz inerte qui constitue un isolant thermique et isole le dispositif d'alimentation de l'oxygène de l'air. 4 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour la fabrication de pièces telles que des culasses de moteurs à combustion interne, dans laquelle le moule comporte un fond, un toit et des chapes latérales, caractérisée en ce que la pièce (20) délimitant le canal de coulée, et le bouclier thermique (30) sont disposés sur la face inférieure du fond (10) du moule. 5 - Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le canal de coulée (22) a une forme en U, la pièce (20) délimitant ce canal, et le bouclier (30) étant évidés (en 20a, 30a) dans leur partie centrale pour permettre le passage de broches (15) servant à mquler les chambres de combustion. 6 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que des conduits (3) sont percés dans le fond (10) du moule et assurent le passage du gaz se trouvant dans la ou chaque chambre (31) vers la cavité de moulage, de préférence par l'intermédiaire de filtres (5). 7 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des moyens chaffage if sont prévus au voisinage du canal de coulée (22). 8 - Machine suivant l'une quelconque des r-evendications 5 à 7. caractérisée en ce que des moyens de refroidissement (14) sont prévus dans le fond (10) du moulue. 9 - Machine suivant l'une que conque des revendications 5 à8, caractérisée en ce que la semelle (1) et le tond (10) du moule délimitent un logement (2, 16) pour un cadre en sable (40), qui obture en partie les attaques de coulée.