Brevet FR2213157A1 — publié le 19740802

Cette invention se rapporte à la production de modèles en cire, spécialement applicable aux installations automatiques de moulage de prévision de diverses pièces. De façon générale, il existe deux#procédés utilisables au choix pour la production de modèles en cire dans les appareils de fonderie pour le moulage de précision, à savoir s- a) établir une matrice creuse dans laquelle de la cire fondue est versée et peut se solidifier, b) Chauffer de la cire granulée et l'injecter à I'état plastique dans une matrice. Le procédé(a) est trop couteaux parce qu'il ndcessite non seulement un certain nombre de matrices pour assurer une production en série, mais un type de cire couteaux. En outre, un retrait très considérable se produit entre la phase liquide-et la phase solide. Quant au procédé (b) il risque de provoquer un emprisonnement de l'air dans le modèle et de causer un éohauffemene irrégulier de la cire. Ces deux inconvénients présentent le risque de donner lieu à la production de modèles de qualité non uniforme. L'invention prévoit un procédé perfectionné de production, dans une matrice de pressage par extrusion, de modèles en cire utilisables dans les appareils de fonderie pour le moulage de précision et consistant à établir une billette de cire sensiblement cylindrique se présentant à l'état plastique, mesurant le m#me -diamètre que l'ouverture de la matrice et ayant un volume au moins égal à la capaoité volumétrique de la matrice, ensuite à assurer la mise en place coaxiale de la billette de cire par rapport à l'ouverture de la matrice, enfin à extruder la billette pour remplir la matrice. La matrice de production du modèle en cire est établie en deux moitiés qui, avant d'etre rapprochées l'une de l'autre, sont aspergées à l'aide d'un agent de décollage pour faciliter l'enlèvement du modèle, La suite des opérations se déroule de la manière suivante s- (1) un support du modèle en cire est placé dans celle des moitiés de la matrice qui est supportée par la platine mobile de la presse d'extrusion; (2) les moitiés de la matrice sont rapprochées l'une contre l'autre et maintenues sous pression appliquées hydrauliquement à la platine mobile de la presse;; (3) une billette de cire sensiblement cylindrique (4) le bélier de la presse est actionné pour refouler la billette de cire à travers l'ouverture de la matrice jusqu'à ce que la cire remplisse oelle-ci; (5) lors de l'achèvement de ltinjection de la cire, la partie fixe de la matrice (qui renferme le modèle) est refroidie par un jet d'air pendant quinze secondes à deux minutes environ suivant les dimensions et la forme du modèle en cire;; (6) la matrice est ouverte par rappel en arrière de la platine mobile de la presse, puis le modèle en cire est éjecté par l'un quelconque des divers moyens connus à cet effet0 Le support mentionné dans le paragraphe (i) ci-dessus est, de préférence, établi comme décrit dans le brevet français N069.26 674. Suivant la pratique usuelle, lorsqu'il s'agit de produire des modèles en cire d'objets suffisamment petits utilisables dans la technique du moulage de précision, plusieurs modèles peuvent être produits conjointement sous la forme de ce qu'on peut appeler un "arbre" (c'est-à-dire d'un assemblage de modèles individuels desservis par les canaux d'alimentation nécessaires). Pour assurer un débit de production suffisamment élevé en modèles de cire afin de faire face aux exigences imposées par une installation de fonderie pour le moulage de précision en continu, les billettes de cire nécessaires doivent également être disponibles. Un mode de production convenable des billettes consiste à employer une machine du même type que celle qui est utilisée dans l'industrie de la production de la margarine et connue sous le nom de "Votator". Une installation utilisable pour la mise en oeuvre du procédé, objet de l'invention, est caractérisée en ce qu'elle présente chacune des particularités suivantes : (a) une presse d'extrusion à laquelle est incorporée une matrice pour la production d'un modèle en cire; (b) un récipient renfermant la cire fondue; (c) une machine au moyen de laquelle la cire fondue lui est fournie en provenance du récipient pour être transformée en un boudin d'extrusion continu de cire plastique ayant une section droite circulaire de meme diamètre que l'ouverture de la matrice; (d) la machine spécifiée sous (c) est étudiée de façon que l'extrusion de la cire plastique se fasse par un tube de sortie s'étendant parallèlement à l'axe de fonctionnement de la presse d'extrusion; (e) une culasse adJacente à l'ouverture de la matrice est placée dans son alignement;; (f) un mécanisme de transfert prélevant au tube de sortie une billette de cire sensiblement cylindrique ayant un volume au moins égal à la capacité volumétrique de la matrice est prévu pour amener la billette à la culasse, cette dernière assurant la mise en place de la billette coaxialement à l'ouverture de la matrice à titre de préparation du travail d'extrusion par la presse de la billette en vue de remplir la matrice. Dans les dessins schématiques annexés : La fig. 1 est une vue en plan schématique montrant la disposition générale de l'installation de production de modèles en cire par le procédé que prévoit l'invention. La fig. 2 est une vue d'élévation d'extrémité avec une brisure de deux presses hydrauliques et d'un mécanisme de transfert associé à elles constituant des éléments constitutifs de l'ensemble représenté dans la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe partielle par lå ligne 111-111 en fig. 2. La fig. 4 est une vue en plan fragmentaire d'une partie de l'installation représentée dans la fige 1. La fig. 5 est une vue en perspective partiellement en coupe d'une moitié de l'ensemble cylindrique chauffé électriquement du tube de transfert de la cire faisant partie du mécanisme de transfert visible dans la fig. 2. La fig. 6 est une vue en perspective;d'un ensemble formant culasse et bélier appartenant à chacune des deux presses hydrauliques comprises dans l'installation représentée dans la fig. 1. La fig. 7 est une vue en plan schématique montrant un système de couteaux qui peuvent être avantageusement adjoints à l'installation que montre la-fig. 1. B'installation représentée par la fig. t est destinée' à produire des modëies en cire uiflisables dans un appareil automatique de moulage de pièces de précision. La cire fondue contenue dans un réservoir 1 passe à travers les mailles d'un filtre (non représenté) assurant l'élimination de divers agents de contamination solides qui peuvent se présenter (des recherches ont permis de constater que ces agents de contamination peuvent comprendre des morceaux de carton provenant des cartonnages dans lesquels est fournie la cire, des débris provenant d'un appareil de grenaillage placé dans le voisinage, et des poussières provenant de l'appareil de revêtement des enveloppes céramiques de l'installation de moulage de précision). Sous la commande d'une valve de sortie 2 adaptée à un tuyau fournisseur 3, une pompe 4 aspire la cire fondue filtrée à même le réservoir 1 et la refoule en passant par un tuyau 5 à une machine 6 du même type que celle qui est employée pour la production de la margarine et connue sous le nom de Votator. On peut mentionner incidemment ici que la pompe 4 de refoulement de la cire est chauffée continuellement par un chemisage de vapeur 7 pourvu d'une entrée de vapeur 8 et d'une sortie 9 aboutissant à un purgeur. Comme la pompe 4 est maintenue continuellement chaude, la cire est empêchée de se solidifier dedans. Un plateau 10 est prévu pour recueillir toute quantité de cire qui peut s'écouler à partir de la pompe 4. Un tuyau il d'adduction de vapeur commandé par une valve est relié au tuyau 5 d'arrivée de la cire pour la préchauffer avant la mise en marche de l'installation et également pour nettoyer le système après la cessation du fonctionnement. En ce qui concerne le "Votator" 6 de construction connue dont il a été parlé oi-avant, la cire fondue est pompée en passant par le tuyau 5 dans sa chambre de travail qui est entourée d'un chemisage de refroidissement dans lequel passe (en contre-courant) un flux réglé d'eau froide. Un arbre entraîné par un moteur de 5 CV est placé dans la chambre de travail. La cire fondue s'écoule vers le bas entre l'arbre et les parois refroidies de la chambre sur lesquelles elle se congèle - sous la forme d'un film. Ce film ou pellicule de cire est séparé des parois parues lames racleuses entraînées en rotation par l'arbre.La construction est étudiée de façon que la pression exercée par la cire fondue (pressurisée par la pompe 4) provoque une extrusion continue d'un boudin de cire plastique. par le tube de sortie 12. Ce "boudin" (qui a une section droite circulaire de même diamètre que l'ouverture de la matrice dont il a été parlé ci-avant) est découpé en billettes sensiblement cylindriques de longueurs prédéterminées, de façon que le volume de chaque billette soit au moins égal à la capacité volumétrique de la matrice de la presse d'extrusion sus-mentionnée. des billettes sont alors engagées à tour de rible dans la presse pour produire des modèles successifs dans sa matrice. Des recherches expérimentales ont montré que la cire débitée par le Votator 6 se trouve superficiellement refroidie pendant son passage à travers le tube de sortie 12, de sorte qu'une mince couche de cire demeure adhérente à la paroi intérieure du tube. il en résulte que le "boudin" de cire extrudée présente une surface trop rugueuse et a également un diamètre plus petit que celui qui est nécessaire. On obvie à ces défauts grâce à une particularité subsidiaire de l'invention, à savoir qu'un équipement est prévu pour qu'un chauffage contrôlé du tube de sortie 12 du "Votator" 6 soit assuré pour faire fondre la couche de cire limitrophe qui se trouve dans ce tube. Ce chauffage est, de préférence, effectué grtce à l'enroulement autour du tube de sortie 12 d'un ruban électrique chauffant 13 parcouru par un courant qui est réglé par un détecteur de température 14 préalablement ajusté. Le noyau de cire solide (qui en fait "flotte" sur la couche de liquide limitrophe) présente une surface lisse et mesure, en outre, le diamètre nécessaire au moment où il émerge du tube de sortie 12. On a fait allusion dans les paragraphes qui précèdent à une seule presse à extrusion. Mais, suivant le mode de réalisation de l'invention à adopter de préférence, deux presses à extrusion A et B sont commandées concurremment afin d'augmenter le débit de production en modèles en cire. Ces presses sont placées sur les côtés opposés et à égale distance du tube de sortie 12 du Voeatorn 6 et sont disposées de façon que l'axe de fonctionnement de chaque presse soit parallèle à la longueur du tube de sortie 12. Chacune des#presses A et B comporte deux platines fixes 15 et 16 et une platine mobile 17.Les deux moitiés de la matrice du modèle en cire (non représenté) qui sont montées respectivement sur la platine fixe 15 et sur la platine mobile 17 sont rapprochées l'une contre l'autre et maintenues sous une pression appliquée hydrauliquement à la platine mobile 17. Les presses A et B doivent être réglées de façon que les faces de gauche des platines 15 (en re gardant la fig. 1) se trouvent dans le même plan. Chacune des presses A et B comporte une culasse contigus 18 placée dans l'alignement de l'ouverture de la matrice (voisine de la platine correspondante 15). Dans chaque cas, le bélier 19 de la presse (voir les fig. 3, 4 et 6) est commandé par un cylindre hydraulique 20 qui est fixé à un bâti de support 21 qui est desservi par un équipement hydraulique 22. La culasse 18 appartenant à chaque presse a une forme semicylindrique (voir les fig. 2 et 6) et comporte deux fentes longitudinales 23 servant de logements à des plaques d'arrêt 24 qui forment conjointement un bloc à profil en V pour assurer un alignement précis de la billette de cire quand celle-ci (renfermée dans un tube cylindrique comme expliqué ci-après) est placée dans la culasse 18. Cette dernière est montée dans des brides de mise en place 25 boulonnées respectivement à la platine 15 et à une console 26 (Fig.3) fixée au bAti de support 21 et assujettie aux brides 25 par des vis 27 (Fig. 6). Un mécanisme de transfert 28 est prévu pour acheminer à tour de rôle chaque billette de cire depuis le tube de sortie 12 Jusqu'à la culasse 18 de la presse A ou de la presse B. Ce mécanisme 28 (voir la fig. 2) possède deux porte-tubes 29 et 30 dont chacun supporte son propre tube de transfert 31 qui a une longueur tout juste suffisante pour maintenir la billette de cire selon la longueur requise. Chacun de ces tubes de transfert 31 est chauffé de la même manière que le tube de sortie 12 du "Votator" 6 (Fig.1) et peut être considéré en fait comme constituant une section latéralement mobile de ce tube. Dans la fig. 5 est représentée la fa çon dont chacun des tubes de transfert 31 (celui représenté ici étant dessiné en coupe longitudinale centrale) est maintenu dans un manchon cylindrique 32. Celui-ci est établi en deux moitiés évidées pour servir de logement à un ruban électrique chauffant 33 à commande thermostatique enroulé autour du tube de transfert 31. Les deux moitiés du manchon 32 sont placées sur des zones terminales évidées du tube de transfert 31 et présentent des trous 34 de réception de vis 35 (voir la fig. 2) par lesquels elles sont serrées l'une contre l'autre. Les deux supports de tubes 29 et 30 sont montés à coulissement sur deux rails de guidage horizontaux 36 et 37 qui sont espacés verticalement et disposés parallèlement au plan vertical contenant les faces d'extrémités des platines fixes 15 des presses A et B. Les extrémités des rails de guidage 36 et 37 sont supportées dans des consoles 38 dont chacune est maintenue verticalement par une patte de réglage 39 avant d'être fixée à la platine de presse correspondante 15. Les sommets des supports de tubes 29 et 30 sont reliés rigidement entre eux par une plaque 40 placée à un espacement horizontal tel que, quand un tube de transfert 31 se trouve dans la culasse 18 de la presse A ou de la presse B, l'autre tube de trans fert 31 soit aligné par rapport au tube de sortie 12 du "Votator" 6 et reçoive ainsi sa charge de cire plastique. Le mécanisme de transfert est actionné par un cylindre hydraulique 41 monté sur la plaque 40 dont la tige de piston 42 est fixée à l'une des consoles 38. Ce cylindre 41 est pourvu près de ses extrémités de tuyaux souples (non représentés) parcourus par un fluide hydraulique qui assurent alternativement l'admission et l'échappement de ce fluide sur les côtés opposés du piston fixe, afin que les supports 29 et 30 des tubes soient astreints, grssce au fonctionnement du cylindre 41,à coulisser le long des rails de guidage 36 et 37 tout d'abord dans une direction et ensuite (lors de l'inversion de l'écoulement du fluide hydraulique) dans la direction opposée. Les supports 29 et 30 des tubes sont évidés dans leurs parties terminales inférieures au-dessous d'une ligne de démarcation 43 afin de loger l'épaisseur de deux taquets pivotants 44 fixés aux extrémités opposées d'un arbre de pivotement 45 qui s'étend parallèlement à la longueur du tube de transfert 31. Les taquets pivotants 44 sont conformés de manière à épouser la courbure du manchon 32, qui est fixé à eux par des vis. La construction est étudiée de telle sorte que chacun des taquets pivotants 44 soit arasé au niveau de l'extrémité correspondante du manchon 32. le montage pivotant du tube de transfert 31 permet un alignement précis de la billette de cire dans la culasse 18 de la manière déjà décrite. Chacun des supports de tubes 29 et 30 est équipé d'un piston plongeur 46 soumis à la charge d'un ressort bien que seul celui qui appartient au support de tube 29 soit représenté. Dans chaque cas, le piston plongeur 46 agit radialement sur le manchon correspondant 32 pour le solliciter vers le bas de venir porter contre une butée d'arrêt réglable (non représentée) qui détermine la limite inférieure du mouvement de pivotement du manchon 32 par rapport à l'axe de l'arbre 45. Quand l'installation est en fonctionnement, la cire plastique s'échappe continuellement du tube de sortie 12 du "Votator" 6 et jaillit hors du tube de transfert 31 chaque fois que l'un ou l'autre des supports de tubes 29 et 30 se trouve dans l'alignement du tube de sortie 12. Comme représenté par la fig. 7, un des tubes de transfert 31 (ayant été amené depuis la position de coincidence avec le tube de sortie 12) est représenté pendant son acheminement vers la culasse 18 de la presse A. Le "boudin" de cire a donc été cisaillé mais l'excès de cire 47 fait saillie par rapport à l'extrémité de sortie du tube de transfert 31. il peut y avoir d'ailleurs un excès de cire à l'extrémité d'entrée de ce tube. Pour donner la certitude que chaque billette de cire reçue par la culasse 18 mesure bien la longueur correcte, c'est-à-dire telle q##e chaque extrémité de cette billette soit arasée par rapport à l'extrémité correspondante du tube de transfert 31, deux systèmes de couteaux sont prévus (à raison d'un pour chacune des presses A et B). Le système représenté dans la fig. 7 comprend deux couteaux verticaux 48 et 49 et est associé avec la presse A. Un système analogue est placé du c8té opposé de la ligne centrale du tube de sortie 12 pour desservir la presse B.Les couteaux 48 et 49 sont réglables individuellement dans le sens horizontal jusqu'à une position telle que chacun d'eux enlève par raclage toute quantité excédentaire de cire à partir de l'extrémité correspondante de ce tube de transfert 31 au moment où celui-ci franchit l'intervalle entre les couteaux 48 et 49 pendant son déplacement vers la culasse 18. Le couteau 48 est monté sur un support 50 fixé au sol, tandis que le couteau 49 est monté sur la platine 15 de la presse correspondante. Le mouvement du mécanisme de transfert 28 (Fig.2) s'arrête automatiquement quand l'un des tubes de transfert 31 chargé de sa billette de cire a été placé dans la culasse de la presse A ou de la presse B. Le tube de transfert 31 demeure dans la culasse jusqu'à ce que le bélier 19 de la presse ayant parcouru sa course de travail retourne à sa position de rétraction complète. Le mécanisme de transfert agit alors pour ramener le tube de transfert vide 31 afin que celui-ci soit chargé d'une autre billette de cire. L'autre tube de transfert 31, déjà chargé de sa billette de cire, se trouve alors dans la culasse 18 de l'autre presse. Le surplus de cire s'échappant du tube de sortie 12 du "Votator" 6 ou d'un des tubes de transfert 31 quand il eoincide avec le tube de sortie 12, tombe dans un appareil de fusion 51. (Fig. 1). Cet appareil comprend une cuve 52 à deux parois séparées par une cavité remplie d'huile qui est chauffée électriquement moyennant un réglage thermostatique. Pour faciliter sa fusion, le surplus de cire plastique est également chauffé en tombant à travers un serpentin 53 chauffé par de la vapeur et constitué par un tube en cuivre placé à la partie supérieure de la cuve 52, ce serpentin 53 étant enroulé en hélice et ayant une forme générale tronconique. Grâce à un tuyau 54 à chemisage de vapeur et à une pompe 55 (dont l'outre d'admission est placée en 56 et ltouie d'échappement en 57) la cire fondue provenant de la cuve 52 est ramenée au réservoir 1 en vue de sa réutilisation. Les modalités d'exécution du procédé et les détails de cons traction de l'installation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. R E V E N D I C A T I O N S 1.- -Procédé de production dans une matrice de presse à extrusion de modèles de cires utilisables pour le moulage de précision, caractérisé en ce qu'il consiste à établir une billette de cire sensiblement cylindrique ayant à l'étant plastique le même diamètre cue ltouverture de la matrice et un volume au moins égal à la capacité > fo7UIU ricue de cette matrice, à placer la billette coaxialement à l'ouverture de la matrice, et à extruder la billette pour remplir la matrice, 2.- installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la reverldicatio!l 1, caractér sé par chacune des particularités sui varltes :: (a) une presse d'extr'usion à laquelle est incorporée une matrice pour le modèle en cire qui doit être produit; (b) un cteipient contenant la cire fondue; (c) une machine au moyen de laquelle la cire fondue qui lui est fournie par le récipient est transformée en une pièce extrudée continue de cire plastique ayant une section droite circulaire de même diamètre que l'ouverture de la matrice; (d) la machine spécifiée sous (c) est disposée de façon que l'extrusion de la cire plastique s'échappant du tube de sortie soit parallèle à l'axe de fonctionnement de la presse d'extrusion; (e) une classe contiguë à l'ouverture de la matrice est placée dans son alignement;; (f) un mécanisme de transfert puisant à partir du tube de sortie une billette de cire sensiblement cylindrique ayant un volume au moins égal à la capacité volumétrique de la matrice et acheminant la billette à la culasse, cette dernière assurant la mise en place de la billette coaxialement à l'ouverture de la matrice avant que la presse n'extrudé la billette en vue de remplir la matrice. 3.- installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un équipement grâce auquel le chauffage réglé du tube de sortie est effectué de manière à faire fondre la couche limitrophe de cire qui s'y trouve. 4.- installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un tube de transfert constituant en fait une section latéralement mobile du tube de sortie chauffé et disposé de manière à renfermer la billette de cire spécifiée sous (f) dans la revendication 2 et portée par le mécanisme de transfert. 5.- installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le tube de transfert est maintenu dans un manchon cylindrique établi en deux moitiés qui sont évidées pour servir de logements à un ruban électrique chauffant à réglage thermostatique enroulé autour du tube de transfert. 6.- installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la culasse a une forme semi-cylindrique et est pourvue de deux fentes longitudinales servant de logements à des plaques d'arrêt qui constituent conjointement un taquet à profil en V pour assurer un alignement précis de la billette de cire dans la culasse. 7.- installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le manchon maintenant le tube de transfert est monté sur un arbre pivotant s'étendant parallèlement à la longueur de ce tube, un piston plongeur radial soumis à la charge d'un ressort solli- citant le manchon de venir porter contre une butée d'arrêt réglable déterminant la limite inférieure du mouvement de pivotement du manchon. 8.- installation suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le mécanisme de transfert passe, au cours de son mouvement vers la culasse, à travers un intervalle entre deux couteaux verticaux par lesquels toute quantité de cire excédentaire peut être enlevée par raclage des extrémités de la billette de cire, 9.- installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le surplus de cire stéchappant du tube de sortie tombe dans un appareil de fusion à réglage thermostatique à partir duquel la cire fondue est refoulée par pompage en passant à travers un tuyau à chemisage de vapeur pour regagner le réservoir en vue de sa réutilisation.