Brevet FR2417359A1 — publié le 19790914

La présente invention concerne la fonderie et a notamment pour objet une installation pour la coulée de demiproduits métalliques sous pression. L'installation peut être employée avec une efficacité maximale pour la coulée de demi-produits de précision en métaux et alliages réfractaires ou à haute réactivité, par exemple à base de titane ou de zirconium. On connatt une installation pour la coulée de demiproduits métalliques sous pression, par exemple l'installation décrite dans le brevet anglais NoO 914 508. Cette installation comprend un bâti sur lequel sont montés un corps étanche et deux plaques verticales fixes, reliées entre elles par des barres de guidage horizontales sur lesquelles est montée une troisième plaque, celle-ci étant mobile et dotée d'un actionneur l'animant d'un mouvement de va-et-vient. Dans la zone de fusion de l'installation est disposé un porte-électrode dans lequel on fixe une électrode consommable et qui sert à amener un courant électrique à cette électrode. Dans cette même zone, sous l'électrode consommable, est placé un creuset fixé sur un axe disposé horizontalement et lié cinématiquement à un actionneur réversible de rotation permettant de faire basculer le creuset autour de l'axe horizontal pour en déverser le métal fondu et de ramener ensuite le creuset à sa position initiale. Le creuset est doté d'un bec pour le déversement du métal liquide dans un entonnoir qui est placé dans un orifice ménagé dans la paroi latérale du corps de la chambre de compression. Le corps de la chambre de compression est incorporé dans la plaque verticale fixe qui est adjacente à la zone de fusion de l'installation. Dans la chambre de compression est engagé le piston presseur d'un vérin assurant le déplacement forcé du métal liquide de la chambre de compression à la cavité du moule, avec laquelle elle est mise en commu nication. Une moitié du moule est dotée d'une douille de coulée et est rigidement fixée à la plaque fixe qui est adjacente à la zone de fusion de l'installation. L'autre moitié du moule est fixée à la plaque mobile renfermée dans le corps étanche de l'installation0 Dans les installations comportant un corps ainsi conçu, certaines pièces, telles que la plaque mobile et les éléments assurant sa liaison cinématique avec l'actionneur lui imprimant le mouvement de va-et-vient, se trouvent sous vide. I1 s'ensuit non seulement une complication du service et de l'entretien d'une série de mécanismes de l'installation, mais aussi des complications supplémentaires pour la mise sous vide de l'enceinte de l'installation. Pour cette raison, on a créé des installations dans lesquelles le corps de la chambre de coulée est séparé de la chambre de fusion et est de construction étanche. Toutefois, ces installations présentent elles aussi des inconvénients : le dispositif de coulée n'est pas suffisamment perfectionné et crée une série de complications dans le fonctionnement de l'installation. Ainsi, par exemple, après chaque admission de métal en fusion dans la chambre de compression à travers l'entonnoir, une croûte de métal solide se développe sur la surface intérieure de l'entonnoir. Ce métal solidifié entrave l'admission subséquente du métal en fusion dans la chambre de compression. Après deux ou trois coulées de métal à travers l'entonnoir, l'orifice-de sortie de celui-ci se trouve complètement obstrué par le métal solidifié et le fonctionnement de l'installation s'interrompt. Pour remplacer ou nettoyer l'entonnoir, il faut casser l'étanchéité de l'installation, extraire l'entonnoir avec le métal qui s'y est solidifié, disposer à sa place un entonnoir propre, rendre étanche l'installation et y créer le vide. Toutes ces opérations requièrent un temps important. Les immobilisations de l'installation, liées au remplacement et au nettoyage des entonnoirs, entrarnent des pertes de temps du personnel et l'utilisation d'un équipement supplémentaire, ce qui se traduit par une augmentation notable du court de la coulée des demi-produits. Malgré les inconvénients indiqués, les installations pour la coulée de demi-produits métalliques sous pression ont reçu une grande extension ces dernières années. Cela s'explique par la croissance des constructions mécaniques et de la demande en demi-produits métalliques coulés sous pression, qui a augmenté à tel point que la création d'une installation à fonctionnement continu est devenue aujourd hui une nécessitée Le but de l'invention est de supprimer les complications indiquées. On s'est proposé pour cela de créer une installation pour la coulée de demi-produits métalliques sous pression, dont le dispositif de coulée serait tel qu'il permettrait d'accrottre le rendement de l'installation, sa fiabilité et, simultanément, d'améliorer la qualité des demi-produits. La solution consiste en une installation pour la coulée de demi-produits sous pression, comprenant un bâti sur lequel sont montées deux plaques verticales fixes reliées entre elles par des barres de guidage horizontales, une plaque mobile montée sur les barres de guidage et dotée d'un actionneur l'animant d'un mouvement de va-et-vient, un porte-moule avec un demi-moule monté sur la plaque mobile, un second demi-mGe mofféqr l'unedes plaques fixes, l'ensemble du moule étant renfermé dans le corps étanche d'une chambre de coulée sous vide, une chambre de fusion sous vide dont le corps étanche est fixé à la plaque fixe, dans laquelle est incorporé le corps d'une chambre de compression pourvu d'un orifice pour l'introduction d'un entonnoir, un vérin hydraulique d'injection du métal liquide dans le moule à travers une douille de coulée, le piston dudit vérin étant engagé dans ladite chambre de compression, un porte-électrode placé dans la chambre de fusion, au-dessus du dispositif de coulée, et un creuset monté dans ladite chambre de fusion de façon qu'il puisse basculer autour d'un axe horizontal, ladite installation étant caractérisée, d'après l'invention, en ce que le dispositif de coulée comporte au moins deux entonnoirs et un mécanisme pour le déplacement des entonnoirs dans des directions verticale et horizontale en vue de les engager à tour de rôle dans l'orifice de coulée ménagé dans le corps de la chambre de compression. La présence, dans l'installation, d'un dispositif de coulée avec un nombre supplémentaire d'entonnoirs et un mécanisme pour leur déplacement en vue de les mettre à la position voulue, permet de réaliser la coulée des demiproduits métalliques sans rupture de l'étanchéité de l'installation pendant-un temps prolongé. Ceci, à son tour, assure l'accroissement du rendement de l'installation et supprime le travail manuel de remplacement des entonnoirs0 Il est avantageux de réaliser le mécanisme déplaçant les entonnoirs du dispositif de coulée sous la forme d'un secteur, de disposer lesdits entonnoirs sur ce secteur suivant un pas prédéterminé et de monter ce secteur de façon qutil stappuie sur un arbre vertical lié à un actionneur pour le déplacement longitudinal, et sur un manchon fixé sur cet arbre avec un levier pour la rotation du secteur dans la direction horizontale. Un tel mécanisme pour le déplacement des entonnoirs du dispositif de coulée est le plus simple à réaliser au point de vue constructif et suffisamment fiable. Il est souhaitable de monter dans le levier pour la rotation du secteur un dispositif de blocage constitué par une tige à ressort passant à travers un trou percé dans la paroi du manchon, lequel est monté sur une douille rigidement liée au corps de la chambre de fusion sous vide et comportant des logements pour ltengagement du bout libre de la tige. Le dispositif de blocage permet de bloquer les entonnoirs à la position prescrite. On peut doter l'installation d'au moins tin dispositif pour le nettoyage des entonnoirs, comprenant un vérin hydraulique fixé au corps de la chambre de fusion sous vide, une raclette fixée à la tige du vérin et une griffe portée par une tige qui est fixée à l'aide d'un joint à rotule permettant un déplacement longitudinal. Ceci permet de nettoyer à tour de rôle les entonnoirs pour les débarrasser de la couche de métal solidifié sans casser le vide de la chambre de fusion et, simultanément, d'admettre le métal liquide du creuset à la chambre de compression à travers un autre entonnoir propre, Ainsi, chaque entonnoir peut être nettoyé à tour de rôle et être réutilisé à plusieurs reprises sans arrêt de l'installation0 Pour expliquer l'invention, on décrit plus bas un exemple non limitatif de réalisation de l'installation proposée, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représentée est une vue latérale de l'installation, avec arrachements et coupe longitudinale partielle suivant un plan vertical dans les zones des chambres de fusion et de coulée;; - la figure 2 représentée est une vue en plan de la même installation, avec coupe longitudinale partielle suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 représente le dispositif de coulée avec le mécanisme de déplacement des entonnoirs (le dispositif étant vu du côté du creuset); - la figure 4 représente le dispositif de coulée avec le mécanisme de déplacement des entonnoirs (vue de côté avec arrachements et coupes suivant un plan vertical); - la figure 5 est une vue en plan des entonnoirs fixés sur un secteur; - la figure 6 représente un dispositif pour le nettoyage des entonnoirs du dispositif de coulée (vue de c8té, avec coupe suivant un plan vertical). L'installation pour la coulée de demi-produits métalliques sous pression comprend un bâti I (figure 1) sur lequel sont montées des plaques verticales fixes 2 et 3 reliées entre elles par des barres de guidage horizontales 4 (figure 2) sur lesquelles est montée une plaque mobile 5 dotée d'une commande (actionneur) 6 de mouvement en va-et-vient0 Sur la plaque verticale fixe 2 est monté le corps étanche de la chambre de fusion sous vide 7 (figure 1) scinde transversalement et constitué de deux parties : une partie supérieure 8 (couvercle) et une partie inférieure 90 Dans la chambre de fusion sous vide 7 est placé un porte-électrode 10 dans lequel est fixée une électrode consommable 11 et servant de conducteur pour le courant électrique fourni à cette électrode par une source d'énergie électrique (non représentée)0 Sous l'électrode consommable 11 est placé un creuset 12 fixé sur un axe horizontal 13 (figure 2) qui est lié cinématiquement à une commande (actionneur) 14 pour le basculement du creuset 12 autour de l'axe horizontal0 Du côté du bec de déversement du creuset 12 est placé l'entonnoir 15 (figures 3 et 4) d'un dispositif de coulée, engagé dans un orifice 16 pratiqué dans le corps 17 d'une chambre de compression 18 (figures 1 et 2).Le dispositif de coulée conforme à l'invention peut comporter au moins deux entonnoirs 15 (figure 5) et un mécanisme 19 (figures 3 et 4) de déplacement vertical et horizontal de ces entonnoirs pour les engager à tour de rôle dans l'orifice 16 du corps 17 de la chambre de compression 18. Ce mécanismecomprend un secteur 20 (figure 5) sur lequel sont placés suivant un pas déterminé les entonnoirs 15o Le secteur 20 est fixé sur un arbre vertical 21 (figure 4) cinématiquement lié à une commande (actionneur) 22 de déplacement longitudinal0 Sur l'arbre 21 est monté un manchon 23 sur lequel est fixé un levier 24 pour la rotation du secteur 20 dans un plan horizontal0 Pour bloquer le secteur 20 dans la position requise après sa rotation d'un angle approprié, il est prévu un dispositif de blocage 25, constitué dans le cas considéré par une tige 26 sollicitée par un ressort et passant à travers le manchon 23. Le bout de la tige 26 s'engage dans des logements 27 réalisés dans une douille immobile 28, laquelle est fixée sur la partie 9 du corps de la chambre de fusion sous vide 7 (figure 1). L'installation est dotée d'au moins un dispositif de nettoyage des entonnoirs 15 (figure 6), constitué par une raclette 29 (figure 6) emmanchée sur la tige 30 d'un vérin 31, par exemple hydraulique, fixée à la partie 9 du corps de la chambre de fusion sous vide 7 (figure 1), et par une griffe 32 (figure 6) montée sur une tige 33 fixée à la partie 8 du corps de la chambre 7 à l'aide d'un joint à rotule 34 permettant le déplacement longitudinal de la tige 33 avec la griffe 32. La raclette 29 et la griffe 32 sont à l'intérieur de la chambre de fusion sous vide 7. Pour la surveillance du fonctionnement du dispositif décrit il est prévu un regard 35 (figure 1). La distance séparant entre eux les entonnoirs de coulée 15 (figure 5) placés sur le secteur 20 est telle que l'enton- noir 15 à nettoyer occupe une position coaxiale entre la raclette 29 (figure 6) et la griffe 32 quand un entonnoir 15 propre est engagé dans l'orifice de coulée 16 (figure 3) du corps 17 de la chambre de compression 18. Le corps 17 (figure 1) de la chambre de coeessioe 18 est incorporé dans la plaque fixe 2. Dans la cavité dudit corps, du côté de la chambre de fusion sous vide 7, est engagé le piston presseur 36 d'un vérin 37, par exemple hydraulique, d'injection du métal liquide dans la cavité du moule 38 (figure 2) à travers la douille de coulée 39. Le demi-moule 40 est fixé avec la douille de coulée 39 à la plaque fixe 2 (figure 1). Le second demi-moule 41 (figure 2) est fixé dans le porte-moule 42 sur la plaque mobile 5. Le moule 38 est renfermé dans le corps étanche d'une chambre de coulée sous vide 43 (figure 1), qui se compose de deux parties 44 et 45reliées entre elles d'une manière mobile. Sur le c8té extérieur (par rapport à la partie 44 du corps de la chambre de coulée sous vide 43) de la plaque verticale mobile 5 est fixé un vérin 46 (par exemple hydraulique) dont la tige coopère avec un poussoir 47 engagé dans la cavité du moule 38 (figure 2). L'étanchéité des parties 8 et 9 (figure 1) du corps de la chambre de fusion sous vide 7 et des parties 44 et 45 de la chambre de coulée sous vide 43 est assurée respectivement par les joints 48 (figure 1) et 49 (figure 2). L'installation fonctionne de la façon suivante. On fait le vide dans les chambres de fusion 7 (figure 1) et de coulée 43, à l'aide de pompes à vide (non représentées sur les dessins). Puis on met en marche la commande 6, qui fait déplacer la plaque 5 vers la plaque 2 jusqu'à fermeture complète des demi-moules 40 et 41 (figure 2) constituant le moule 380 On met l'un des entonnoirs 15 du dispositif de coulée en position d'admission du métal dans la chambre de compression 18. On met sous tension le porte-électrode 10 (figure 1) pour faire fondre l'électrode consommable Il sous l'action de la chaleur dégagée par l'arc électrique qui s'amorce entre elle et l'autogarnissage déposé sur le garnissage du creuset 12.On continue la fusion de l'électrode consommable 12 jusqu'à ce que la quantité de métal liquide accumulee dans le creuset 12 soit suffisante pour remplir la cavité du moule 38 (figure 2). Ceci fait, on retire, en la remontant, l'électrode Il (figure 1) du creuset 12. A l'aide de la commande 14 (figure 2) et de l'axe 13 on fait basculer le creuset 12 (figure 1) autour de son axe horizontal. Le métal liquide passe alors par le bec de coulée creuset 12 et se déverse dans l'entonnoir 15, à travers lequel il arrive dans la chambre de compression 18. Ensuite on met en action le vérin 37, dont le piston presseur 36 injecte une portion de métal liquide dans la cavité du moule 38 (figure 2) On laisse séjourner le demi-produit dans le moule 38 pendant un temps suffisant pour sa solidification et son refroidissement jusqu'à la température prescrite. Pour démouler le demi-produit, on met en marche la commande 6 qui écarte la plaque 5 de la plaque 2. Au cours de l'ouverture du moule 38, on met en action le vérin 46 qui éjecte le demi-produit de la cavité du demimoule mobile 41 Ensuite on débarrasse le moule 38 des éclaboussures de métal. A l'aide de la commande 6 on referme les demi-moules 40 et 41 nettoyés, par déplacement de la plaque mobile 5 vers la plaque fixe 2. Simultanément, dans la chambre de fusion sous vide 7, on déplace vers le haut le secteur 20 (figure 4) portant les entonnoirs 15, en se servant à cet effet de la commande 22 (figure 1) du mécanisme 19. Puis, à l'aide du levier 20, on fait pivoter le secteur 20 dans le plan horizontal d'un angle prédéterminé, en écartant ainsi l'entonnoir 15 utilisé de la chambre de compression 18 (figure 3) jusqu'à l'endroit où se trouvent la raclette 29 (figure 6) et la griffe 32, servant à débarrasser l'enton- noir 15 de la couche de métal (croûte) qui sty est solidifié. Etant donné la distance prédéterminée séparant les entonnoirs 15 l'un de l'autre, quand l'entonnoir 15 utilisé est écarté jusqu'à l'endroit de nettoyage, sa place au-dessus de l'ori- fice 16 (figures 3 et 4) du corps 17 de la chambre de compression 18 est occupée par l'entonnoir 15 suivant (entonnoir propre). A l'aide de la commande 22, on fait descendre l'entonnoir 15 propre, qui s'engage dans l'orifice de coulée 16 du corps 17 de la chambre de compression 18. Ceci achève le cycle opératoire de l'installation0 Pour répéter le cycle, il n'est pas nécessaire de rompre l'étant chéité, aussi, comme ltontgontré les essais, l'installation conforme à l'invention peut-elle fonctionner pendant un temps prolongé, assurer une haute qualité des demi-produits moulés et un rendement plus élevé que les installations connues d'usage similaire. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celies-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Installation pour la coulée de demi-produits sous pression, du type comprenant un bati sur lequel sont montées deux plaques verticales immobiles reliées entre elles par des barres de guidage horizontales suivant lesquelles se déplace une plaque mobile équipée d'une commande pour son déplacement en va-et-vient -et portant un porte-moule auquel est fixé un demi-moule, tandis qu'un second demi-moule est monté sur l'une desdites plaques immobiles, le moule formé par les deux demi-moules étant renfermé dans le corps étanche d'une chambre de coulée sous vide, une chambre de fusion sous vide dont le corps étanche est fixé sur cette même plaque immobile, une chambre de compression dont le corps est incorporé dans ladite plaque immobile et qui comporte un orifice recevant l'extrémité d'un entonnoir de coulée, un vérin effectuant l'injection du métal liquide dans le moule à travers une douille de coulée et dont le piston est engagé dans ladite chambre de compression, et, disposés dans ladite chambre de fusion sous vide, au-dessus d'un dispositif de coulée, un porte-électrode et un creuset monté de façon qu'il puisse basculer autour d'un axe horizontal, caractérisée en ce que le dispositif de coulée comporte au moins deux entonnoirs de coulée et un mécanisme de déplacement vertical et horizontal desdits entonnoirs pour permettre d'engager à tour de rôle leurs extrémités respectives dans l'orifice de coulée ménagé dans le corps de la chambre de compression0 2.Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de déplacement des entonnoirs du dispositif de coulée est réalisé sous la forme d'un secteur sur lequel lesdits entonnoirs sont disposés suivant un pas prédéterminé, ce secteur prenant appui sur un arbre vertical lié à une commande de déplacement longitudinal et sur un manchon fixé sur cet arbre et muni d'un levier pour la rotation dudit secteur dans un plan horizontal0 3.Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de blocage pour fixer ledit secteur dans la position requise, après rotation de ce dernier de l'angle nécessaire0 4e Installation selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit dispositif de blocage est monté dans le levier pour la rotation dudit secteur et est constitué par une tige à ressort passant à travers un trou percé dans la paroi dudit manchon, ce dernier embrassant une douille rigidement assemblée au corps de la chambre de fusion sous vide et comportant des logements susceptibles de recevoir le bout libre de ladite tige0 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'au moins un dispositif pour le nettoyage des entonnoirs, constitué par un vérin qui est fixé au corps de la chambre de fusion sous vide et dont la tige porte une raclette, et par une griffe portée par une tige qui est fixée par un joint à rotule permettant son déplacement longitudinal.