Brevet FR2263842A1 — publié le 19751010

ta présente invention a pour objet une nouvelle machine pour fabriquer en série des moules et noyaux de fonderie composés d'un mélange de sable et d'un liant durcissable. Le secteur technique de l'invention est celui de la fonderie des métaux. On connait plusieurs procédés pour réaliser des moules et noyaux de fonderie àpartir d'un mélange de sable ou de tout autre matériau pulvérulent réfractaire et d'un liant qui est projeté dans un modèle. Dans un premier procédé dit procédé Croning, le liant est une résine pulvérulente thermodurcissable. Le mélange pulvérulent de sable et de résine est disposé dans un récipient vertical, ouvert à la partie supérieure, appelé "pot de tir". On contact des machines automatiques dans lesquelles le pot de tir est d'abord plaqué contre 11 ouverture, tournée vers le bas, d'un modèle qui est chauffé et l'on projette le mélange pulvérulent dans le modèle au moyen d'un jet dtair comprimé de telle sorte qu'il se forme une carapace solide sur les parois du modèle, puis on recueille dans le pot de tir le mélange pulvérulent qui ne stest pas solidifié. De telles machines permettent de fabriquer des séries de noyaux ou de moules identiques à des cadences variant selon le temps de cuisson entre 30 secondes et 2 minutes. Dans un deuxième procédé dit procédé Ashland, le liant est un liquide par exemple un polyuréthane qui se solidifie très rapidement et de façon quasi instantanée, à la température ambiante, au contact d'un gaz, par exemple de la diméthylamine. Ce deuxième procédé présente des avantages du fait de la plus grande rapidité de solidification permettant d'atteindre des cadences de fabrication d'une ou plusieurs pièces toutes les 8 à 10 secondes, du fait que la solidification a lieu à froid et également du fait que le liant peut être un produit organique non dérivé du pétrole. Par contre, la mise en oeuvre de ce procédé présente des difficultés du fait que le liant est-un liquide visqueux et que le mélange de sable et de liant est un mélange pâteux difficile à projeter dans le modèle. Selon un procédé décrit dans une demande de brevet antérieure, on remédie à cet inconvénient en injectant constamment dans le mélange de sable et de liant de l'air comprimé sous une pression relativement faible, de sorte que le mélange est mis en suspension et fluidisé et peut alors être projeté facilement dans le modèle par la poussée d'un jet d'air comprimé a une pression supérieure. On a déjà décrit, dans une demande de brevet antérieure, une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé comportant un pot de tir, de préférence horizontal, équipé, à l'intérieur, d'un tube perforé. On connaît également des machines pour la mise en oeuvre du procédé Croning comportant un pot de tir vertical muni à la base de buses d'arrivée d'air comprimé pour projeter le mélange pulvérulent dans le modèle placé au-dessus du pot de tir. Un objectif de la présente invention est de procurer une machine à fabriquer des moules et noyaux de fonderie par le procédé Ashland utilisant un pot de tir vertical de telle sorte que cette machine puisse être utilisée alternativement pour fabriquer des moules et noyaux de fonderie par l'un ou l'autre des procédés Croning ou Ashland. Un autre objectif de l'invention est de procurer une machine pour la mise en oeuvre du procédé Ashland, de conception plus simple que les machines antérieures et plus facile à mécaniser. Les modèles de fonderie utilisés sont formés de deux demi coquilles maintenues appliquées l'une contre l'autre pendant le durcissement du moule ou du noyau et qui sont ensuite séparées au moment du démoulage. Ceci entraîne généralement après démoulage, la présence de balèvres et de bavures le long du plan de joint qui doiventêtresuppriméespar une intervention manuelle d'ébarbage. Un autre objectif de l'invention est de procurer une machine équipée de moyens mécaniques pour supprimer automatiquement ces balèvres sans détériorer les moules et noyaux sortant de la machine. Une machine selon l'invention pour fabriquer des moules et noyaux de fonderie au moyen d'un mélange de sable et d'un liant durcissable, comporte, de façon connue dans les machines pour la mise en oeuvre du procédé Croning, un pot de tir vertical, ouvert à l'extrémité supérieure et placé au-dessous d'un modèle ouvert à la partie inférieure et une source d'air comprimé raccordée à une chambre de détente placée à la partie inférieure du pot de tir pour proJeter le mélange de sable et de liant dans le modèle sous l'action d'un jet d'air comprimé. Les objectifs de l'invention sont obtenus au moyen d'un pot de tir dont le fond comporte des orifices, communiquant avec la chambre de détente, qui sont garnies d'une paroi finement poreuse. De préférence cette paroi est constituée par une poudre frittée. Le fond du pot de tir est constitué, de préférence, par une plaque métallique moulée et lesdites parois poreuses sont incorporées dans ladite plaque pendant le coulage. La chambre de détente est reliée à une première source de gaz comprimé sous une faible pression et ayant un faible débit permanent, de préférence une source de gaz comprimé sous une pression efficace comprise entre 10 millibars et 500 millibars, lequel gaz, en passant à travers les cloisons poreuses, fluidise le mélange de sable et de liant liquide. La chanvre de détente est également reliée a une deuxième source de bouffées de gaz comprimé a grand débit instantané sous une pression efficace plus élevée, de l'ordre de 1 a 6 bars, pour injecter le mélange de sable et de liant dans le modèle. On connaît déjà des machines pour la mise en oeuvre du procédé Croning comportant un pot de tir vertical dont le fond est équipé de buses comportant des fentes de passage d'air très fines Par contre on n a pas réalisé à ce jour de machine pour la mise en oeuvre du procédé Ashland comportant un pot de tir vertical. En effet,dans le procédé Croning, il faut récupérer après chaque tir le sable et le liant contenus dans le modèle qui sont restés pulvérulents et c'est pourquoi il est intéressant d'utiliser un pot de tir vertical dans lequel retombe ce mélange pulvérulent. Dans le procédé Aschland, les moules et noyaux obtenus ne sont pas creux. Tout le sable et le liant durcissent en formant un bloc et il nty a donc pas de mélange pulvérulent à récupérer. C'est pourquoi les machines actuellement connues pour la mise en oeuvre du procédé Ashland ne comportent pas de-pot de tir vertical. Le remplacement des buses par des parois finement poreuses, notaiL- ment par des plaques frittées et le branchement de la chambre de détente sur une source ayant un faible débit permanent de gaz faiblement comprimé a permis de réaliser des machines pour la mise en oeuvre du procédé Ashland à pot de tir vertical ce qui constitue une nouveauté et de réaliser des machines qui peuvent servir alternativement pour la mise en oeuvre du procédé Ashland ou Croning d' où une économie tres importante étant donné le coût élevé de ces machine s. Une machine selon l'invention comporte un tapis d'évacuation des- -pièces moulées qui reçoit les pièces au moment du démoulage et elle comporte un rideau d'ébarbage automatique formé de rangées de bandes flexibles suspendues au-dessus dudit tapis de telle sorte que les pièces moulées traversent ledit rideau. Ce rideau est formé par exemple de lanières, de chables, de chafnettes de billes ou de perles enfilées sur des fils. Le résultat de l'invention est une-nouvelle machine automatique pour fabriquer les moules et noyaux de fonderie selon llun ou l'autre. des procédés Ashland ou Croning. Cette machine permet d'obtenir des cadences de fabrication très élevées, par exemple une ou plusieurs pièces toutes les 9 secondes par le procédé Ashland et une ou plusieurs pièces toutes les 20 à 30 secondes par le procédé Croging. La fabrication est entierement automatique,y compris l'evacua- tion et ébarbage des moules et noyaux qui sortent de la machine prêts à 1 'emploi. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représenté tent une machine selon l'invention, à titre d1exemple non limitatif. La figure I ett une vue en élévation avec arrachements partiels. La figure 2 est une coupe partielle melon II-II de la figure 1. La figure 1 représente l'ensemble d'une machine pour confnectionner des moules ou des noyaux de fonderie. Cette machine comporte un châssis carossé 1, dans lequel est placé un récipient vertical 2, ouvert à I'extrémité supérieure,contenant un mélange de sable et d'un liant durcissable. Le récipient 2 est appelé pot de tir. Au-dessus du récipient 2 est placé un modèle creux 3, par exemple une boîte à noyau, ouvert à la partie inférieure. Cette machine sert à fabriquer automatiquement, en série et à grance cadence, des moules ou des noyaux reproduisant la forme de la cavité 4 située à l'intérieur du modèle 3. Le modèle est formé de deux demi coquilles 3a, 3b appliquées l'une contre l'autre suivant le plan de joint x xl. La machine comporte deux plaques verticales parallèles 5 et 6 formant les machoires d'un étau. Les deux demi coquilles sont fixées sur chacune de ces plaques qui comportent des rainures de fixation 6: Le sable contenu dans le pot de tir peut être mélangé à une résine pulvérulente thermodurcissa ble suivant le procédé Croning. Dans ce cas, les plaques 5 et 6 comportent des brûleurs à gaz 7 dont- un seul a été représenté pour la clarté du dessin. Ces bruleurs permettent de chauffer le modèle 3 à une température de quelques centaines de degrés pour provoquer la polymérisation de la résine au contact du moule. Le sable peut également etre mélange à un liant liquide qui durcit instantanément au contact d' un gaz suivant le procédé Ashland. Dans ce cas, le modèle n'est pas chauffé. Le pot de tir est monté sur un vérin vertical 8 qui permet de l'appliquer contre l'extrémité inférieure du modèle. Le fond du pot de tir comporte des orifices 9 qui sont garnis d'une cloison très finement poreuse 10. De préférence, la plaque constituant le fond du-pot de tir est une plaque coulée, par exemple en aluminium et les cloisons 10 sont des pastilles constituées d'une poudre métallique frittee qui sont incorporées dans la plaque pendant le coulage. Ces plaques en métal fritté présentent des pores très fins qui laissent passer l'air mais arretent les particules de sable ls plus fines. Les orifices 9 communiquent avec une chambre de détente 11 situéeau-dessous du pot. Cette chambre de détente est connectée par une canalisation 12 à une première alimentation permanente en air faiblement comprimé sous une pression effecace comprise entre 10 et 500 mtlîibars. Un monomètre 13, un détendeur 14 et une vanne permettent de régler la pression et le débit d'air qui est faible, de ltordre de quelques litres à la minutez Cet air, passant à travers les cloisons poreuses 10, met êu suspension les grains de sable et le liant en les fluidisant. On a représenté schématiquement en 15 des grains de sable très agrandis qui sont imprégnés de liant. Normalement le liant, visqueux, provoque une adhérence des grains entre eux de telle sorte que le sable a une consistance pâteuse. L'air, représenté sous forme de traits noirs, circule entre les grains de sable imprégnés en formant des coussins d'air qui évitent I-' a- dhérence entre grains et rendent la masse fluide. Cette fluidisation est indispensable, dans le procédé Ashland, pour pouvoir injecter pneumatiquement le mélange dans le modèle 3. Dans le procédé Croning la fluidisation n'est pas nécessaire et on peut fermer l'alimentation 12. On peut cependant la conserver celui permet alors d'utiliser de l'air à pression plus faible pour le tir. La chambre de détente Il comporte une deuxième alimentation en air comprimé par l'intermédiaire de la canalisation 16 qui est raccordée à travers une vanne de tir 16a au réservoir 17 contenant de I 'aiT comprimé sous une pression efficace de quelques bars, par exemple 1 à 6 bars. Cette deuxième alimentation permet d'envoyer dans la chambre îl des bouffées d'air dont la détente à traverses cloisons 10 chasse le mélange du pot 2 vers;;emodèle. C'est l'opération de tir de remplissage du modèle. La figure 1 représente le pot de tir 2 surmonté d'une pièce coulissante 18, appelée tiroir de gazage qui sert à envoyer à travers le mélange contenu dans le modèle le gaz qui provoque la solidification. Au moment du tir, ce tiroir 18 est retiré. L'orifice supérieur du pot de tir est muni d'une plaque 19, appelée tête de tir, portant un ou plusieurs orifices 20 qui s'adaptent aux orifices 21 portés par le modèle lorsque le pot de tir est soulevé et plaqué contre le modèle. Dans le procédé Croning, les orifices 20 et 21 sont relativement grands pour permettre au sable non solidifié de retomber dans le pot après le tir. Dans le procédé Ashland ces orifices sont plus petits pour éviter que le mélange pulvérulent ne puisse retomber pendant le temps très bref de mise en place du tiroir- de gazage. Le tiroir de gazage comporte deux glissières laterales 18a et 18b qui prennent appui sur les faces latérales de la tête du pot de tir pour guider le tiroir. Ces deux glissières portent à leur extrémité inférieure, une nervure 21a, 21b qui coulisse dans une rainure creusée dans les faces latérales du pot de tir. La figure 2 montre,en coupe suivant le plan perpendiculaire à celui de la figure 1, le pot de tir 2, le fond du pot de tir comportant les orifices 9 garnis de cloisons finement poreuses 10; la tête de tir 19 comportant deux ouvertures 20 qui correspondent åux deux ouvertures 21 du modèle 3, à deux cavités 4. On voit sur cette figure le tiroir de gazage 18 en position retirée sur le côté du pot de tir. La figure 2 représente la canalisation 22 d'alimentation en gaz du titoir de gazage. Le dessus du tiroir de gazage comporte un logement 23 dans lequel vient se placer une tête de gazage 24. Le logement 23 a une forme identique à celle de l'ouverture supérieure du pot de tir de sorte que les têtes de gazage 24 et les têtes de tir 19 sont identiques. Le déplacement latéral du tiroir 18 est commandé par des vérins 25. La figure 1 représente, en pointillés, la position 6a occupée par la plaque 6 pendant le démoulage. La plaque 6 est entralnée en translation par un vérin 26 et roule sur des galets 26a. Elle entraîne avec elle un demi modèle et le moule ou noyau qui vient d'être solidifié dans la cavité 4 du modèle. Cette plaque 6 est formée de deux demi plaques 6a et 6b articulées entre elles autour d'un axe horizontal 27 placé à leur extrémité inférieure. La demi plaque 6b est représentée en position basculée avec le demi modèle 3b. Le basculement de la plaque 6b- est commandé par un vérin 28 fixé à l'extrémité supérieure qui est également représenté en pointillés dans la position 28a qutil occupe après le basculement. Le demi moule 3b est équipé de broches mobiles 29 commandées par des vérins 29a solidaires de la plaque 6b pour éjecter la pièce moulée hors du modèle. On a représenté en pointillés un noyau 30 éjecté du demi moule 3b après basculement. Ce noyau tombe sur un tapis roulant 31 qui l'évacue hors de la machine. Sur le trajet de ce tapis roulant est disposé un rideau 32 formé de rangées de bandes souples 33 suspendues à un support 34, et occupant toute la largeur du tapis 31, de telle sorte que les pièces moulées 30 doivent obligatoirement traverser ce rideau et le frottement des bandes souples sur les parois extérieures du modèle suffit à enlever les balèvres qui se sont formées dans le plan de joint 35. Afin d'agumenter l'efficacité du rideau d'ébarbage, le support 34 est fixé à la machine par des tampons élastiques 36 et est équipé dtun vibreur 37 de telle sorte que les bandes du rideau sont animées de vibrations. Les bandes 33 sont constituées, par exemple, par des lanières souples en cuir ou en matière plastique, par des chainettes, par des filins ou des cordes, par des fils sur lesquels sont enfilées des billes- ou des perles de verre etc.... Le pot de tir 2 est équipé, à la partie inférieure, d1une ouverture 38 fermée par une trappe qui sert à vidanger le pot en fin de cycle ou bien lorsqu'on désire passer dlun cycle de fabrication suivant le procédé Ashl-and à un cycle suivant le procédé Croning ou inversement. Pour effectuer rapidement et complètement cette vidange, on munit le pot de tir d'une tête de tir pleine et on effectue un tir d'air comprimé qui chasse tout le mélange contenu dans le pot. Le pot de tir comporte, à la partie supérieure, un orifice de remplissage 39, visible sur la figure 2,-qui est connecté à une trémie par une canalisation munie d'un clapet. te fonctionnement est le suivant. On fixe sur les plaques 5 et 6, deux demi coquilles 3a et 3b représentant le modèle d'un moule ou une boite à noyau.- On remplit le pot 2 d'un mélange de sable et d'un liant àpartir d'une trémie contenant ce mélange On équipe le pot de tir d'une tête de tir 19 correspondant aux ouvertures du modèle. Si l'on opère suivant le- procédé Ashland, on équipe le tiroir de gazage 18 d'une tête de gazage 24 identique à la tête de tir. La fabrication en serie suivant des cycles automatique peut alors commencer. Suivant le procédé Croning, un cycle comporte les opérations suivantes - on applique le pot de tir 2 contre la face inférieure du modèle 3 au moyen du vérin 8; - on envoie une bouffée d'air comprimé par la canalisation 16 et on coupe aussitôt l'alimentation en air comprimé; - on laisse cuire pendant quelques dizaines-de secondes.Dans le procédé Croning, le modèle est chauffé par les brûleurs 7; - on retire la plaque 6 grâce au vérin 26; - on fait pivoter la demi plaque 6b grâce au vérin 28; - on éjecte la pièce fabriquée au moyen des broches 29 et la pièce est évacuée automatiquement par le convoyeur 31 en traversant le rideau d'ébarbage 32; - on ramène la demi plaque 6b contre la plaque 6a; - on ramène la plaque 6 à sa position initiale et un nouveau cycle recommence. La durée totale d'un tel cycle varie entre 30 secondes et I minute selon le temps de cuisson. Suivant le procédé Ashland, on commence par fluidiser le mélange contenu dans le pot de tir, en envoyant un faible débit permanent d'air comprimé par la canalisation 12. Un cycle de fabrication comporte les opérations suivantes - on applique le pot de tir contre la face inférieure du modèle 3 au moyen du vérin 8; - on envoie une bouffée d'air comprimé par la canalisation 16; - on redescend le pot de tir et on engage sur celui-ci, au moyen du vérin 25, le tiroir de gazage équipé d'une tête de gazage; - on applique à nouveau Ie pot de tir portant le tiroir de gazage contre la face inférieure du pot de tir; - on ouvre pendant une durée de l'ordre dtune séconde par Kg de sable, l'arrivée de gaz et d'air de rinçage par la canalisation 22 et on la referme; - on baisse le pot de tir et on déplace latéralement le tiroir de gazage;; - en meme temps, on effectue, comme dans le procédé Croning, les opérations de démoulage et de remise en place du modèle. La durée totale d'un cycle suivant le procédé Ashland est de~l'ordre de 8 a 20. secondes selon le poids des moules ou noyaux. Une machine selon l'invention permet donc de fabriquer des moules et noyaux de fonderie par l'un ou l'autre des procédés à boite froide ou a boite chauffée. Dans le cas où l1on désire ne l'utiliser que pour l'un ou l'autre de ces procédes, iL est possible de supprimer, sans autremodification de la machine les équipements correspondant à l'autre procédé à savoir, d'une part, les brûleurs 7 dans le-cas où llon ne désire utiliser que le procédé Ashland et d'autre part, le tiroir de gazage 1B et éventuellement 11 arrivée permanente 12 de gaz comprimé à basse pression dans le cas où l'on ne désire utiliser que le procédé Croning. En dehors de cet avantage de pouvoir servir aux deux procédés, une machine selon l'invention présente également l'avantage de permettre d'obtenir, suivant le procédé Ashland, des cadences de fabrication très élevées qui n'ont pu etre atteintes à ce jour et ceci grâce à la fluidisation combinée avec un pot de tir vertical et l'invention protège cette combinaison nouvelle à ce jour pour des machines de fabrication de moules et noyaux de fonderie à partir d'un mélange de sable et d'un liant durcissable à froid au contact d'un gaz. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses parties de la machine qui vient d'être décrite à titre d'exemple pourront être remplacées par des élements jouant un rôle équivalent, bien connus de l'homme de l'art. REVENDICATIONS I ;Machine pour fabriquer en série des moules et noyaux de fonderie au moyen d'un mélange dessable et d'un liant durcissable contenu dans un pot de tir vertical, placé au-dessous d'un modèle, lequel mélange est projeté dans le modèle sous la poussée d'un jet d'air comprimé admis dans une chambre de détente placée sous ledit pot, caractérisée en ce que le fond du pot de tir comporte des orifices communiquant avec ladite chambre de détente, garnis d'une paroi finement poreuse 2 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites parois poreuses sont constituées par une poudre frittée. 3 - Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fond du pot de tir est constitué par une plaque métallique moulée et lesdites parois poreuses sont incorporées dans ladite plaque pendant le moulage. 4 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour fabriquer des moules et noyaux de fonderie au moyen d'un mélange de sable et d'un liant liquide durcissant à la température ambiante au contact d'un gaz et au moyen d'un mélange de sable et d'un liant thermodurcissable, caracté risée en ce que ladite chambre de détente est reliée à une première source de gaz qui délivre un faible débit permanent de gaz faiblement comprimé afin de fluidiser ledit mélange et à une deuxième source de gaz qui délivre des bouffées de gaz comprimé à une pression de quelques bars pour injecter ledit mélange dans le modèle placé au-dessus dupot de tir. 5 - Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la première source délivre un gaz comprimé sous une pression comprise entre 10 milli bars et 500 millibars. 6 - Machine selon la revendication 5 comportant une chambre mobile dtinjec- tion de gaz de durcissement du liant venant s intercaler entre -le sommet du pot de tir et l'extrémité inférieure ouverte du modèle, caractérisée en ce que ladite chambre a la forme d'un tiroir coulissant horizontal comportant deux glissières latérales qui le guident en prenant appui sur deux faces latérales de l'extrémité supérieure du pot-de tir. 7 - Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le pot de tir comporte deux rainures laterales et chacune des glissières latérales dudit tiroir porte une nervure qui coulisse dans l'une desdites rainures. 8 - Machine selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que la face supérieure dudit tiroir reproduit les formes de l'extré- mité supérieure dudit pot de tir recevant les têtes de tir de sorte que les têtes de tir et les têtes de gazage sont identiques. 9 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle l'une des deux plaques verticales portant le modèle est déplacée en translation par un vérin de fermeture horizontal, caractérisée en ce que ladite plaque est formée de deux demi plaques accolées, une premiere demi plaque fixée audit vérin et une deuxième demi plaque portant le modèle, laquelle est articulée à la première autour d'un axe horizontal placé à l'extrémité inférieure et fixée par 1 1extrémité supérieure à un vérin de sorte qu'elle bascule à l'horizontale, le modèle se trouvant alors au-dessous. 10 - Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'un tapis d'éva cuation recevant les pièces moulées est placé au-dessous de la position occupée par ladite deuxième demi plaque après basculement a l'horizontale. 11 - Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un rideau d'ébarbage automatique formé de rangées de bandes flexibles suspendues au-dessus dudit tapis de telle sorte que les pièces moulées traversent ledit rideau. 12 - Machine selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit rideau est formé de lanières de câbles, de chaînettes, de billes ou de perles enfilées sur des fils. 13 - Machine selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que ledit rideau est vibrant. 14 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ledit pot de tir comporte, à la partie inférieure, une trappe de vidange fermée par un couvercle de sorte que l'on vide instantanément le pot de tir en remplaçant la tête de tir par une plaque pleine et en envoyant une bouffée d'air comprime dans la chambre de détente.