Brevet FR2470964A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne le domaine de la fonderie, et notamment les dispositifs pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules. L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale à la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie fabriqués avec des sables contenant des agglomérants électroconducteurs9par exemple le verre liquide ou les résines synthétiques de poids moléculaire élevé, et durcissant- au séchage thermique. En outre,lsinvention peut etre appliquée à la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules fabriqués avec des sables dans la composition desquels entrent des agglomérants tant électroconducteurs que non électroconducteurs, ainsi qu'au contrôle de la durée de durcissement des noyaux et des moules fabriqués avec des sables durcissant à froid et avec des sables durcissant sous l'effet de catalyseurs gazeux. On connu un dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie, constitué par deux électrodes plates dans lesquelles sont logés des éléments chauf- fants, par une source de courant et un appareil enregistreur, les électrodes, la source de courant et l'appareil enregistreur étant associés électriquement en série (Kolab PO, Liclermann K, Macasek I, Rusin K, Stanek F, Ljistovani rychlosti vytvrzovani slevarenskych pryskyrienchy smesi elextrickou metodou " Slévarer3Lstvi ", 19 713 19 n 2). Pour déterminer la durée de durcissement, on utilise une éprouvette cylindrique confectionnée avec le sable de moulage. Cette éprouvette est place entre les électrodesO Le principe de fonctionnement de ce dispositif connu est fondé sur la méthode de détermination et d'enregistrement de la conductibilité électrique, car, au fur et à mesure que le noyau ou le moule durcit, sa conductibilité électrique, dont la valeur est enregistrée par l'appareil enregistreur diminue La disposition des éléments chauffants directement dans les électrodes abaisse la précision de mesure, car le processus de durcissement commence directement auprès de la surface des électrodes et le front de durcissement se propage au sein de l'éprouvette à partir des deux électrodes.Il s'ensuit une baisse rapide de la conductibilité électrique du sable durcissant auprès de la surface des électrodes. L'appareil enregistreur indique donc alors une conductibilité électrique basse, quoique l'éprouvette ne soit pas encore entièrement durcie. En outre, le dispositif connu ne permet de déterminer la durée de durcissement que d'une éprouvette ayant une seule configuration prédéterminée - cylindrique - et des dimensions prédéterminées, définies par les dimensions et la forme des électrodes. I1 ne peut être employé pour déterminer la durée de durcissement de noyaux fabriqués avec des sables présentant une faible résistance mécanique à l'état non durci, car, dans ce cas, la mise en place des électrodes provoque la destruction de l'éprouvette, ainsi qu'avec des sables durcis par soufflage de catalyseurs gazeux. D'autre part, le dispositif connu ne permet pas de déterminer la durée de durcissement de la couche superficielle du noyau, car il mesure la conductibilité électrique de tout le noyau placé entre les électrodes. On s'est proposé de créer un dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonde- - rie, dont les électrodes seraient de conception telle qu'elle permette d'élever la précision de la mesure de la durée de durcissement, grâce au déplacement du front de solidification le long de la surface des électrodes, et, en outre, qu'elle permette de réaliser la détermination de la durée de durcissement de noyaux et moules de formes et dimensions quelconques, fabriqués avec des sables présentant une résistance à l'état non durci tant haute que basse, ainsi qu'avec des sables durcis à l'aide de catalyseurs gazeux, le dispositif permettant de plus le contrôle de la durée de durcissement non seulement de tout le noyau, mais aussi de sa couche superficielle. La solution consiste en un dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie, comprenant une source de courant, des électrodes et un appareil enregistreur associés électriquement en série, dispositif dans lequel, suivant l'invention, les électrodes sont fixées par un de leurs bouts dans une plaque diélectrique dotée d'un élément de préhension. L'utilisation d'électrodes fixées par un bout dans une plaque diélectrique dotée d'un élément de préhension permet d'élever notablement la précision de mesure, par suite du fait que les électrodes se trouvent non pas à la surface du noyau de fonderie, mais sont plongées dans sa masse. I1 en résulte que le front de solidification, en progressant en profondeur à partir de la surface du noyau, se déplace le long de la surface des électrodes. Vu que les électrodes sont fixées par un de leurs bouts dans une plaque diélectrique et que leur second bout-est plongé dans le noyau de fonderie, une telle conception des électrodes permet de déterminer la durée de durcissement de noyaux de forme quelconque, fabriqués avec des sables de composition quelconque contenant un agglomérant électro-conducteur. Il est avantageux que le dispositif comprenne une seconde plaque diélectrique munie de trous à travers lesquels passent les électrodes, cette seconde plaque étant liée à l'élément de préhension et la plaque dans laquelle sont fixées les électrodes pouvant etre réalisée de façon qu'elle puisse se déplacer le long de l'élément de préhension et être bloquée sur lui. La présence d'une seconde plaque diélectrique liée elle aussi à l'élément de préhension, et la possibilité de déplacement de la plaque dans laquelle sont fixées les électrodes le long de l'élément de préhension, ainsi que de son blocage sur cet élément, permettent de changer la longueur des électrodes dépassant au-delà de la plaque diélectrique à travers les trous de laquelle passent les électrodes, et, de la sorte, de régler la profondeur d'immersion des électrodes dans le noyau ou le moule de fonderie,d'où la possibilité de choisir l'épaisseur voulue de la couche à contrôler. Cela est particulièrement important dans le cas de séchage thermique des noyaux ou dans le cas de leur fabrication en boites chaudes, car il faut alors obtenir une résistance mécanique maximale des couches superficielles. Le blocage de la plaque dans laquelle sont fixées les électrodes empêche son déplacement intempestif par rapport à l'élément de préhension. Il est avantageux de réaliser l'élément de préhension sous la forme d'une tige munie d'une poignée, la tige ayant un filetage pour le déplacement de la plaque dans laquelle sont fixées les électrodes, et un épaulement sur lequel la plaque diélectrique à trous est montée de façon qu'elle puisse tourner. Une telle conception de l'élément de préhension permet d'assurer le déplacement de la plaque dans laquelle sont fixées les électrodes, pour le changement de l'épaisseur de la couche à contrler, par rotation de la tige à poignée par rapport à la plaque diélectrique à trous. En même temps, la réalisation de l'élément de préhension sous la forme d'une tige permet de l'utiliser pour la fixation de la plaque portant les électrodes non seulement sur les surfaces horizontales du noyau, mais aussi sur ses surfaces inclinées et verticales, même avec des électrodes ne dépassant que d'une très faible longueur au-délà de la plaque montée sur l'épaulement de la tige. On peut réaliser à l'intérieur de la tige un canal, qui sera raccordé à une source pour l'admission d'un gaz dans le noyau ou le moule de fonderie à travers des trous percés dans le bout de la tige opposé à la poignée. La présence d'un canal et de trous permet de déterminer la durée de durcissement de noyaux fabriqués avec des sables durcissant quand ils sont soufflés avec un catalyseur gazeux. Dans ce cas, le catalyseur gazeux débité par la source de gaz passe par le canal et les trous et arrive directement dans le noyau ou le moule de fonderie, ce qui provoque le durcissement du sable. On peut aussi réaliser l'élément de préhension sous la forme d'un tube au bout duquel est montée la plaque diélectrique dans laquelle sont fixées les électrodes, et dans le canal duquel se trouvent les fils pour le raccordement des électrodes à la source de courant et à l'appareil enregistreur, un filetage extérieur étant réalisé sur le tube pour la fixation du dispositif lors de la détermination de la durée de durcissement des noyaux et moules de fonderie. Une telle conception de l'élément de préhension permet de monter les électrodes dans la paroi de la boite à noyau employée pour la fabrication du noyau, ce qui est particulièrement important dans le cas de fabrication des noyaux en boites chaudes, vu que, dans ce cas, le noyau durcit directement dans la boite et n'en est extrait qu'après durcissement de la couche superficielle. Dans le cas d'utilisation du dispositif pour déterminer la durée de durcissement des noyaux durcis par chauffage thermique, il est avantageux que la plaque diélectrique à trous et la plaque dans laquelle sont fixées les électrodes soient réalisées en matériau résistant à la chialeur, par exemple en polytétrafluoroéthylène ou en " caprolon Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée d'un exemple de réalisation concret, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 représente la vue d'ensemble d'un dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de. fonderie conforme à l'invention, en coupe longitudinale ;; - la Fig. 2 représente la vue d'ensemble d'une variante du dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie, à électrodes mobiles, conforme à l'invention, en coupe longitudinale; - la Fig. 3 représente la vue suivant la flèche A de la Fig. 2 - la Fig. 4 représente une variante du dispositif pour la détermination de la durée de durcissement de noyaux durcissant quand ils sont soufflés par des catalyseurs gazeux, conforme à l'invention en coupe longitudinale ; - la Fig. 5 représente la partie de l'élément de préhension munie de l'épaulement sur lequel est monté la plaque à trous, suivant liinvention, en coupe longitudinale;; - la Fig. 6 représente la vue d'ensemble d'une variante du dispositif conforme à l'invention, se fixant dans la boite à noyau pour la détermination de la durée de durcissement, en coupe longitudinale. Le dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie conforme à l'invention, représenté à la Fig. 1, comprend une source de courant,un appareil enregistreur (non représentés sur la Fig.) et des électrodes 1, associés en série. Suivant l'invention, les électrodes 1 sont fixées par un de leurs bouts dans une plaque diélectrique 2, qui est dotée d'un élément 3 de préhension constitué par une tige 4 et une poignéet Si. Les électrodes 1 peuvent avoir une forme quelconque en section transversale. La tige 4 est assemblée à la plaque 2 à l'aide d'un filetage 6. Les électrodes 1 sont fixées dans la plaque 2 à l'aide d'un filetage 7. Le bout 8 des électrodes 1 a une forme conique. Des écrous 9 et des rondelles 10 sont prévus pour la connexion des conducteurs de liaison (non représentés sur la Fig. 1) venant de la source de courant et de l'appareil enregistreur. Dans la variante du dispositif représentée à la Fig. 2, il est prévu une seconde plaque diélectrique 11 ayant des trous à travers lesquels passent les électrodes 12. La plaque 13, dans laquelle sont fixées les électrodes 12, a, dans cette variante du dispositif,la la possibilité de se déplacer le long de l'élément 14 de préhension, surle?uel elle peut être bloquée, ce qui est obtenu en réalisant l'élément 14 de préhension sous la forme d'une tige 15 avec une poignée 16. La tige 15 a un filetage 17 qui coopère avec une douille filetée 18 assemblée à la plaque 13 par un écrou l9.Quand fait tourner la tige 15 par rapport à la douille 18, la plaque 13 se déplace le long-de la tige 15 en commun avec les électrodes 12. Le blocage de la plaque 13, pour prévenir ses déplacements intempestifs, s'effectue au moyen d'un écrou 20 coopérant avec le filetage 17 de la tige 15. La plaque 11 est montée sur un épaulement 21 de la tige 15, contre lequel elle est serrée par deux écrous 22 et une rondelle 23, de façon qu'elle puisse tourner par rapport à la tige 15 sans déplacement axial. Les électrodes 12 sont fixées dans la plaque 13 par un filetage 24, ainsi qu"à l'aide d'écrous 25 et de rondelles 26. Des écrous 27 et des rondelles 28 sont prévus pour la connexion aux électrodes 12 des conducteurs (non représentés sur la Fig. 2 venant de la source de courant et de l'appareil enregistreur. Les bouts 29 et 30 des électrodes 12 et de la tige 15, respectivement, sont réalisés avec une forme conique. Dans la variante du dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux durcissant quand ils sont soufflés par des catalyseur gazeux, représentés par les F 4 et 5 ,l'élément 31 (Fig. 4) de préhension comprend une poignée 32 et une tige 33 dans laquelle est réalisé un canal 34 (Fig. 5) relié à un raccord 35 (Fig. 4) et mis en communication avec des trous 36 (Fig. 5), à travers lesquels le gaz arrivant par le canal 34 de la tige 33 pénètre dans le moule ou 1 e noyau de fonderie. Les électrodes 37 (Fig. 4) sont fixées dans la plaque diélectrique 38 à l'aide d'un filetage 39, ainsi qu a l'aide d'écrous 40 et de rondelles 41. La plaque diélectrique 42, à travers les trous de laquelle passent les électrodes 37, est montée sur un épaulement 43, de telle façon qu'elle puisse tourner autour de la tige 33 sans déplacement axial. Ceci est obtenu à l'aide de deux écrous 44 et d'une rondelle 45, engagés sur le filetage 46 de la tige 33. La plaque 38 est bloquée sur la tige 33 à l'aide d'une douille filetée 47 et d'un écrou 48. Le blocage de la plaque 38,pour prévenir ses déplacements intempestifs par rapport à la tige 33, s'effectue au moyen d'un écrou 49 coopérant avec le filetage 46 de la tige 33. Des écrous 50 et des rondelles 51 sont prévus pour la connexion au:: électrodes 37 des conducteurs (non représentés sur la Fig. 4) venant de la source de courant et de l'appareil enregistreur. Les bouts 52 des électrodes 37 et le bout 53 de la tige 33 sont réalisés coniques. Dans la variante du dispositif représentée par la Fig. 6 l'élément de préhension ou de support 54 est réalisé sous la forme d'un tube 55, au bout duquel est monté, sur un filetage 56, une plaque diélectrique 57 sur laquelle les électrodes 59 sont fixées à l'aide d'un filetage 58. Les fils 60 raccordant les électrodes 59 à la source de courant et à l'appareil enregistreur (non représentés sur la Fig.) passent dans le canal du tube 55. Le tube 55 a un filetage extérieur 61 à l'aide duquel il se fixe dans un logement réalisé dans la paroi 62 de la boîte à noyau employée pour la fabrication des noyaux. Sur le bout du tube 55 opposé aux électrodes 59, il est prévu un écrou 63 destiné au vissage du tube 55 dans le logement réalisé dans la paroi 62 de la bofte à noyau. Ce même bout du tube 55 se termine par un filetage 64, sur lequel se visse un écrou 65 servant à fixer un tuyau flexible blindé 66 assurant la protection des fils 60 contre les dégradations. Les plaques 2, 11, 13,3 8, 42, 57 (Fig. . 1 à 6) sont confectionnées en un matériau diélectrique résistant à la chaleur, si le dispositif est utilisé pour déterminer la durée de durcissement de noyaux durcissant au chauffage. Les poignées 5, 16, 32 (Fig .1, 2, 3, 4) sont réalisées avec le même matériau. Le dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie représenté par la Fig. 1 fonctionne de la façon suivante. On enfonce les électrodes 1 par leurs bouts 8 dans le noyau ou le moule, jusqu'à butée de la plaque 2 contre la surface du noyau ou du moule puis, on branche l'appareil enregistreur. Il s'établit alors entre les électrodes 1 un courant dont l'intensité est déterminée par la conductibilité électrique du sable de noyautage se trouvant entre les électrodes 1. Simultanément avec le branchement de l'appareil enregistreur, on place le noyau ou le moule dans une étuve ou un four, dans lequel le chauffage provoque le durcissement de l'agglomérant. Au cours du durcissement, la conductibilité électrique du sable change.La valeur initiale de la conductibilité électrique du sable de noyautage est déterminée par sa teneur en agglomérant et par les propriétés physico-chimiques de l'agglomé rani. Etant donné que le seul constituant électroconducteur du sable de noyautage est l'agglomérant, la conductibilité électrique du sable n'est déterminée que par la conductibilité électrique de l'agglomérant. Au fur et à mesure que l'agglomérant durcit, sa conductivité électrique diminue, et elle atteint sa valeur minimale quand l'agglomérant est complètement durci. La durée de durcissement est déterminée par l'intervalle de temps entre le début du durcissement et le moment où la conductibilité électrique atteint sa valeur minimale. Cet intervalle est enregistré par l'appareil enregistreur. Une fois le durcissement ache vé, on retire du noyau les électrodes 1, en commun avec la plaque 2 et la tige 3, en prenant le dispositif par sa poignée 5. La variante du dispositif représentée par les Figures 2 et 3 fonctionne de la façon suivante. D'abord on règle le dispositif à la profondeur nécessaire d'immersion des électrodes dans le noyau, qui se détermine d'après l'épaisseur requise de la couche de sable à contrler, ou bien d'auprès l'encombrement du noyau. Pour cela, on fait tourner la tige 15, en commun avec la poignée 16, par rapport à la plaque ll.La douille filetée 18, à laquelle la plaque 13 portant les électrodes 12 est fixée par l'écrou 19, se déplace alors le long de l'axe de la tige 15, sous l'action du filetage 17. Le déplacement axial de la plaque 11 est interdit par l'épaulement 21,1es écrous 22 et la rondelle 23. Le déplacement de la plaque 13 le long de l'élément 14 de préhension fait changer la longueur des électrodes 12 dépassant au-delà de la plaque 1l du côté des bouts 29.Après réglage de la longueur saillante des électrodes 12 à la valeur nécessaire, on bloque la plaque 13 à l'aide de l'écrou 20. Ensuite, en prenant le dispositif par sa poignée 16, on enfonce les bouts 29 et 30 des électrodes 12 et de la tige 15 dans le noyau, jusqu'à butée de la plaque ll contre la surface du noyau. Ceci fait, on place le noyau dans une étuve et on branche en même temps l'appareil enregistreur9 qui enregistre le changement de la conductibilité électrique du sable au cours du durcissement du noyau. La variante du dispositif représentée par la Fig. 4 fonctionnede la façon suivante. D'abord, on règle à la valeur requise la profondeur d'immersion des électrodes 37 dans le noyau. Pour cela, on fait tourner la poignée 32 en commun avec la tige 33 autour de leur axe, par rapport à la plaque 42. La douille 47, à laquelle est fixée la plaque 38 portant les électrodes 37, se déplace alors le long de la tige 33 sous l'action du filetage 46, par rapport à la plaque 42. On règle ainsi la longueur dont les bouts 52 des électrodes 37 dépassent au-délà de la plaque 42. On connecte au raccord 35 le flexible venant de la source fournissant le gaz. Après réglage de la longueur saillante des électrodes 37 à la valeur nécessaire, on prend le dispositif par sa poignée 32 et on enfonce les bouts 52 et 53 des électrodes 37 et de la tige 33, respeetivement, dans le noyau, jusqu'à butée de la plaque 42 contre la surface du noyau. Ceci fait, on ouvre l'admission du catalyseur gazeux ou du gaz à partir de la source fournissant le gaz. Simultanément, on branche l'appareil enregistreur, qui enregistre la valeur de la conductibilité électrique. Le gaz passe par le raccord 35, le canal 34 et les trous 36 et pénètre dans le noyau en provoquant le durcissement du sable qui le constitue. Après achèvement du durcissement, on coupe l'admission du gaz et on débranche l'appareil enregistreur. Ensuite, en prenant le dispositif par sa poignée 32, on le retire du noyau durci. La variante du dispositif représentée par la Fig. 6 est destinée à la détermination de la durée de durcissement des noyaux qui durcissent en restant dans la boite à noyau, par exemple dans le cas de noyautage en boftes chaudes ou d'emploi de sables autodurcissants. Le durcissement de tels noyaux commence immédiatement après le remplissage de la bofte à noyau avec le sable. C'est pourquoi l'appa- reil enregistreur est branché avant le remplissage de la boite avec le sable. Immédiatement après le remplissage de la bofte avec le sable, celui-ci commence à durcir. En même temps, l'appareil enregistreur enregistre la conductibilité électrique du sable adjacent à la paroi 62 de la boîte à noyau et se trouvant entre les électrodes 59. La durée de durcissement est déterminée dans ce cas par l'intervalle de temps séparant le moment du remplissage de la boite au moment où la conductibilité électrique atteint sa valeur minimale. Le dispositif faisant l'objet de l'invention permet d'élever la précision de détermination de la durée de durcissement des noyaux et moules de fonderie, d'utiliser plus complètement les propriétés liantes des agglomérants, gracie à la détermination de la durée de durcissement optimale, ce qui se traduit par une élévation des propriétés technologiques des noyaux, ainsi que par une élévation de la qualité des noyaux de 15 à 20% et, par uneaugmentation du rendement-du matériel de noyautage. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la détermination de la durée de durcissement des noyaux et des moules de fonderie, comprenant une source de courant, des électrodes et un appareil enregistreur associés électriquement en série > caractérisé en ce que les électrodes (1, 12, 37, 59) sont fixées par un de leurs bouts dans une plaque diélectrique (2, 13, 38, 57) dotée d'un élément de préhension (3, 14; 31, 54). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde plaque diélectrique (11, 42) munie de trous à travers lesquels passent les électrodes, cette seconde plaque étant liée à l'élément de préhension (14, 31) et la plaque (13, 38) dans laquelle sont fixées les électrodes (12,37) étant réalisée de façon qu'elle puisse se déplacer le long de l'élément de préhension et être bloquée sur lui. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de préhension (14,31) est réalisé sous la forme d'une tige (15,33) munie d'une poignée (16, 32),la tige ayant un filetage (17, 46) pour le déplacement de la plaque (13, 38) dans laquelle sont fixés les électrodes (12, 37) et un épaulement (21, 43) sur lequel la plaque diélectrique à trous (11, 42) est montée de façon qu'elle puisse tourner. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur de la tige (33) un canal (34) qui est raccordé à une source pour l'admission d'un gaz dans le noyau ou le moule de fonderie à travers des trous (36) percés dans le bout de la tige opposé à la poignée (32). 5 - Dispositif selon la revendication i > caractérisé en ce que l'élément de préhension (54) est réalisé sous la forme d'un tube au bout duquel est montée la plaque diélectrique (57) dans laquelle sont fixées les électrodes (59) et dans le canal duquel se trouvent les fils (60) pour le raccordement des électrodes à la source de cou rant et à l'appareil enregistreur,un un filetage (61) extérieur étant réali- sé sur le tube pour la fixation du dispositif lors de la détermination de la durée de durcissement des noyaux et moules de fonderie. 6 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques diélectriques (11, 13, 38, 42) sont réalisées en matériau résistant à la chaleur.