Brevet FR2293275A1 — publié le 19760702

La présente invention, qui résulte des recherches de Monsieur Robert PORTALIER, a pour objet un dispositif pour l'ali- mentation automatique continue en métal liquide des fours équipant les machines à couler les métaux et alliages. Elle concerne le secteur des machines à mouler. Une machine à mouler par le procédé basse-pression comprend un four de maintien dans le creuset duquel peut être établie une pression, relié par un tube d'injection à un moule. général, la machine comprend plusieurs moules qui défilent devant le tube d'injection afin d'être successivement alimentés. Chaque injection s'effectue par mise sous pression du métal liquide contenu dans le four de maintien. Lors de chaque injection de métal liquide dans un moule le niveau du métal dans le four de maintien baisse. Dans le cas du moulage de pièces importantes, cette baisse est sensible, d'où la nécessité d'une correction de la pression d'injection si l'on désire maintenir constants les paramètres de remplissage du moule. En outre, lors du démarrage de la machine, quelle que soit la position du four par rapport au moule, il est nécessaire de remplir le four de maintien et de répéter cette opération durant la production. Le transport et le transvasement s'effectuent au moyen d'une poche, d'où la possibilité d'une certaine chute de température du métal fondu, de phénomènes d'oxydation et de dissolution de gaz (gazage). Cette opération de remplissage exige en général l'arrêt de la machine à couler. Enfin, après la solidification de chaque pièce, le métal liquide restant dans le tube d'alimentation retombe dans le fond du creuset du four. I1 en résulte un barbotage qui, répété un grand nombre de fois, tend à gazer le bain. Un dégazage par les moyens connus est donc nécessaire, imposant l'arrêt de la machine. L'objet de l'invention est un dispositif pour l'alimentation automatique continue en métal liquide des fours équipant les machines à mouler les métaux et alliages, qui obvie à ces inconvénients. Le dispositif selon l'invention s'applique à des machines comprenant au moins-un moule muni d'un tube d'alimentation plongeant dans le métal liquide contenu dans le creuset d'un four de maintien, à partir d'un four-réservoir contenant du métal liquide. Ce dispositif comprend-un clapet comportant une enceinte reliée, d'une part à un premier tube plongeur plongeant dans le métal du four de maintien, d'autre part à un deuxième tube plongeur plongeant dans le métal du four-réservoir. Cette enceinte communique on outre avec un robinet à trois voies relié, de plus, d'une part à une source en dépression, d'autre part à une source de gaz neutre sous pression. L'enceinte comporte une jauge de limitation de niveau de métal liquide commandant la pression dans la source de dépression. L'invention ainsi définie est expliquée à l'aide d'exemples illustrés par les figures jointes. Ls figure 1 représente le dispositif pour l'alimentation continue en métal liquide d'une machine à mouler. Les figures 2 à 5 représentent les différentes étapes du moulage d'une pièce. Les figures 6 et 7 représentent les opérations de remise à niveau du métal liquide dans le four de maintien. Les figures 8 à 10 représentent le démarrage de l'appareil, le four de maintien étant vide. Sur ces figures les mêmes repères représentent les mêmes éléments. Le dispositif est destiné à alimenter en métal liquide une machine à mouler comprenant un moule (1) et un four de maintien (2) à basse pression. Le moule (1) comprend une partie fixe (3) et une partie (4) mobile en translation verticale, le moule étant fermé lorsque la partie (4) est en position basse. La partie fixe (3) comporte une buse d'alimentation (5) reliée à un tube d'alimentation (6) plongeant dans le métal liquide (7). Le four (2; comprend un creuset (8) logé dans une enceinte étanche (9) dans laquelle il est possible d'établir une pression de gaz, de façon à refouler le métal liquide (7) contenu dans le creuset (8), à travers le tube (6), dans le moule (1).L'enceinte (9) est reliée par un tube (10) à une vanne (11) communiquant avec deux autres tubulures, dont l'une (12) est reliée à une source de gaz comprimé, l'autre (13) étant ouverte sur l'air ambiant. Le dispositif d'alimentation comprend un clapet (14) comprenant deux pièces - un corps (15) sur la partie inférieure duquel sont fixés deux tubes plongeurs (16) et (17) ; l'extrémité du tube (16) plonge dans le métal liquide (7) du four de maintien (2), tandis que l'extrémité du tube (17) plonge dans le métal liquide (18) d'un fourréservoir (19) de préférence muni d'un décanteur (20) - un couvercle (21) mobile venant s'appliquer sur le corps (15), l'étanchéité entre le couvercle et le corps étant assurée par un joint (22) résistant à la chaleur et solidaire, soit du couvercle (21), soit du corps (15), soit réparti entre ces deux pièces il est, de préférence, placé sur le corps (15), afin de faciliter son contrdle et son remplacement qui peut s' opérer sans ralentir le cycle de fabrication ; le couvercle (21) peut, par rotation autour de son axe, occuper deux positions décalées de 900, la première mettant en communication les deux tubes (16) et (17) selon la figure 1, l'autre permettant de supprimer cette communication, selon-la figure 4. L'ensemble constitué par le clapet et les tubes est maintenu à une température convenable, soit de 6 à 700 C pour l'aluminium et ses alliages, par des rampes à gaz ou tout autre dispositif connu (non représenté). Le passage d'une position à l'autre du couvercle mobile (21) du clapet (14) s'effectue par soulevement, rotation de 900 et redescente. Ce mouvement peut être assuré par des moyens mécaniques, hydrauliques, pneumatiques ou électriques. Dans l'exemple représenté, le couvercle (21) est solidaire de l'axe (23) d'un vérin (24) assurant le soulèvement, cet axe étant d'autre part relié, par un levier (25), à un deuxième vérin (26) assurant la rotation. Le couvercle du clapat communique, par une canalisation (27), avec un robinet à trois voies (28) permettant de le relier, soit à des moyens permettant de créer une dépression instantanée, par exemple une pompe à vide (29) munie d'un ballon intermédiaire (30), soit à une source d'un gaz inerte sous pression, par exemple un réservoir-tampon (31) relié en (32) à une bbuteille de gaz neutre, par exemple d'azote comprimé, non représentée, par l'intermédiaire d'un manomètre-détendeur (33). Une canalisation (34) peut étre montée entre l'échappement de la pompe à vide (29) et le réservoir-tampon (31) afin de récupérer le gaz neutre. Une jauge (35) fixée sur le couvercle (21) du clapet permet de limiter le niveau du métal liquide dans l'enceinte (36) définie par le clapet. Le fonctionnement en moulage normal de l'appareil est expliqué dans ce qui suit. Les conditions initiales sont illustrées par la figure 1 : le niveau du métal liquide (7) dans le four de maintien (2) est inférieur au niveau du métal liquide (18) dans le fourréservoir (19). Le moule est fermé, la partie mobile (4) étant au contact de la partie fixe (3), la vanne (11) d'admission d'air met l'atmosphère du four (2) en communication avec l'air ambiant, le robinet à trois voies (28) est fermé. Pour mouler, on soulève d'abord le couvercle (21) du clapet (14) à l'aide du vérin (24) selon la figure 3, on lui fait subir une rotation de 900 par action du vérin (26), puis on le remet au contact du corps de clapet par action sur le vérin (24) la communication entre les deux tubes plongeurs (16) et (17) est ainsi coupée. La vanne (11) est ensuite manoeuvrée de façon à mettre l'atmosphère du four (2) en communication, par le tube (12), avec la source de gaz comprimé : la pression augmente et le métal liquide monte dans le tube (6), remplit l'empreinte du moule (1). I1 monte aussi dans le tube (16), jusqu'à un niveau déterminé par la contre-pression du gaz emprisonné dans l'enceinte (36), selon la figure 4. Lorsque la pièce moulée est solidifiée, la vanne d'admission (11) est manoeuvrée de façon à remettre l'atmosphère du four (2) en communication avec l'atmosphère. Le métal liquide contenu dans le tube (6) et dans le tube (16) redescend dans le four de maintien (2). Par suite de la coulée, le niveau du métal (7) dans le four de maintien (2) est inférieur à celui du métal (18) dans le four-réservoir (19) d'un volume correspondant à celui de la pièce moulée (figure 5). I1 convient donc d'alimenter en métal liquide le four de maintien (2) à partir du four-réservoir (19), par égalisation des niveaux (7) et (18) du métal liquide dans les deux fours. A cet effet (figure 6), on soulève le couvercle mobile (21) du clapet (14) par action sur le vérin (24), puis on le fait tourner de 900 par action sur le vérin (26). Pendant ce temps on démoule la pièce moulée (37). On fait alors, par action sur le vérin(24), redescendre le couvercle (21) sur le corps (15) du clapet (14), et on referme le moule selon la figure 7. On ouvre le robinet à trois voies (28), de façon à mettre en communication l'enceinte (36) du clapet avec le ballon intermédiaire (30) qui est en dépression. Cette dépression est transmise aux tubes (16) et (17), de sorte que le métal monte dans ces derniers jusqu'à la limite définie par la jauge (35) à laquelle est asservie la pression dans le ballon (30) ; le siphon est amorcé et le métal 5' écoule du four-réservoir (19) dans le four de maintien (2) jusqu'à égalisation des niveaux dans ces deux fours (figure 7). On referme alors le robinet à trois voies (28), puis l'on ouvre le clapet (14) par action sur le vérin (24) ; l'air ambiant pénètre dans l'enceinte (36) et dans les tubes (16) et (17) qui se vident respectivement dans les fours (2) et (19).On referme alors le clapet (14) et l'on se retrouve dans les conditions de départ (figure 1). Au lieu d'ouvrir le clapet (14) on peut aussi, par manoeuvre du robinet (28), mettre l'enceinte (36) en communication avec le réservoir-tampon (31) : on admet alors de l'azote au lieu d'air dans le clapet et dans les tubulures (16) - (17). L'appareil de moulage peut ainsi fonctionner en continu: il suffit de remplir de temps à autre le four-réservoir (19), ce qui peut s'opérer sans aucune interruption de fonctionnement. On décrit à présent la mise en route de l'appåreil, le four de maintien (2) étant vide. L'appareil est initialement dans les conditions illustrées par la figure 8 : le robinet à trois voies (28) et le clapet (14) sont fermés, le couvercle (21) dans la position qui assure la communication entre les tubes (16) et (17) ; la vanne (11) est en position fermée ; la buse d'injection (5) du moule (1) est fermée au moyen d'un bouchon hermétique (38) ; le creuset (8) du four de maintien (2) est vide. Pour remplir le four de maintien (figure 9), on ouvre le robinet à trois voies (28) de façon à mettre en communication l'ensemble constitué par le four de maintien (2), les tubes (16) et (17), l'enceinte (36) du clapet (14) avec le ballon (30). Par suite de la dépression ainsi créée, le métal liquide (18) monte dans le tube (17), passe dans l'enceinte (36) et, 'de la, dans le tube (16). La dépression est limitée par la jauge (35) ; le siphon est amorcé et le métal s'écoule du tube (16) dans le creuset (8) du four de maintien (2) jusqu'à égalisation des niveaux dans les deux fours. On agit alors sur le robinet à trois voies (28) de à- çon à mettre la canalisation (27) en communication avec le réservoir-tampon (31) contenant de l'azote. I1 reste (figure 10) à ouvrir le moule (1), à retirer le bouchon (38) obstruant la buse (5), et à refermer le moule pour que l'appareil soit prêt à fonctionner. Le systdme décrit permet de pratiquer un traitement de dégazage dans le four de maintien de la machine à mouler, par barbotage d'un gaz neutre vis-à-vis de l'alliage à couler1 en général de l'azote. On procède ainsi, l'appareil étant dans les conditions représentées par la figure 10 ci-dessus décrite. On ouvre le moule (1) et on agit sur le robinet à trois voies (28) de façon 5 mettre en communication l'ensemble constitué par le clapet t14) et les tubes plongeurs (16) et (17) avec le réservoir-tampon (31) contenant le gaz neutre : ce gaz barbote alors dans le métal liquide (7) du four de maintien (2). Comme il y a libre communication entre les tubes plongeurs (16) et (17), il se produit simultanément un barbotage de gaz neutre dans le four de maintien (2) et dans le four-réservoir (19). On peut limiter l'importance du barbotage dans ce dernier four en donnant au tube (17) une longueur telle qu'il plonge plus profondément dans le métal liquide (18) du four-réservoir (19) que le tube (16) plonge dans le métal liquide (7) du four de maintien (2). On referme alors le moule ainsi que le robinet (28) et l'on se retrouve dans les conditions initiales (figure 1). Cet appareil permet de rétablir le niveau du métal liquide dans le four de maintien après chaque injection ou après un certain nombre d'injections, à volonté, sans que la durée du cycle de moulage soit influencée. Il permet de remplir directement le four de maintien avec du métal liquide lors du démarrage de la machine, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une poche. Enfin, il donne la possibilité de-procéder à un dégazage dans le four de maintien par barbotage d'un gaz neutre vis-à-vis du métal ou alliage à couler. Il s'applique à l'alimentation automatique continue en métal liquide -des fours de maintien équipant les machines à mouler les métaux et alliages. REVENDICATIONS 1)- Undispositif pour l'alimentation automatique continue en métal liquide des fours équipant les machines à mouler les métaux et alliages, machines comprenant au moins un moule (1) muni d'un tube d'alimentation (6) plongeant dans le métal liquide (7) contenu dans le creuset (8) d'un four de maintien (2), à partir d'un four-réservoir (19) contenant du métal liquide (18), dispositif caractérisé par un clapet (14) comportant une enceinte (36) reliée, d'une part à un premier tube plongeur (16) plongeant dans le métal (7) du four de maintien (2), d'autre part à un deuxième tube plongeur (17) plongeant dans le métal (18) du four-réservoir (19), cette enceinte (36) communiquant en-outre avec un robinet à trois voies (28) relié, de plus, d'une part à une source en dépression (29-30), d'autre part à une source (31) de gaz inerte sous pression, cette enceinte comportant une jauge (35) de limitation du niveau de métal liquide commandant la pression dans la source en dépression (29-30). 2)- Un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet (14) comprend un corps fixe (15) relié aux deux tubes plongeurs (16) et (17) et un couvercle (21) mobile en translation et en rotation, et susceptible de prendre deux positions, dont l'une faisant communiquer les deux tubes plongeurs (16) et (17), l'autre assurant la fermeture du tube (17) et son isolement par rapport au tube (16).