Brevet FR2470651A1 — publié le 19810612

La présente invention a pour objet la régulation du chauffage par air chaud de moules de fonderie pour divers alliages mais particulièrement l'alumi- nium et destinés à être coulés en basse-pression. On sait que si l'on coule des moules en sable synthétique (silice, zircon par exemple liés par desrésines organiques) sans les chauffer préalablement, on obtient des pièces avec des risques importants de défauts (soufflures, micropo- rosités). Le chauffage est généralement effectué en étuve pour les noyaux et au cha- lumeau pour les moules. Le moule est ensuite remmoulé et fermé avant la coulée. Mais le chauffage au chalumeau est irrégulier, pour ne pas toucher toutes les surfaces et dans l'intervalle de temps nécessaire au remmoulage avant cou- lée, les produits volatils peuvent revenir vers l'empreinte. Dans la coulée basse-pression de moules en sable, le métal est injecté de bas en haut par la surface inférieure au moule qui présente donc un orifice à l'inverse des coulées par gravité. Par ailleurs, le moule n'ayant pas de massd- lottes, est sans orifice à la partie supérieure. Il est donc possible d'adapter à la partie inférieure une entrée d'air chaud selon figure I ce qui permet: - un chauffage sur moule remmoulé, prêt pour la coulée, - un chauffage centrifuge repoussant les produits volatils vers l'extérieur de l'empreinte. - une possibilité de couler dès l'interruption du séchage. Mais ces séchages sont conduits empiriquement, temps, températures, débits étant ceux retenus pour avoir donné de bons résultats. Ils doivent donc être établis statistiquement pour chaque type de pièce. Dans la présente invention le séchage à1l'air chaud est régulé pour effec- tuer le séchage minimum en temps et en intensité permettant d'assurer des con- ditions satisfaisantes avant coulée sous basse-pression. La méthode consiste en un procédé et un dispositif d'application. Le PROCEDE est une décomposition de l'opération de séchage en diverses phases affectées de paramètres et une régulation permettant d'obtenir ces pa- ramètres. Le séchage sous air chaud de moules sable sous basse-pression comporte 2 phases essentielles représentées figure II. La courbe donneren fonction du temps,la concentration en matières orga- niques volatiles dans l'air sortant de la surface supérieure du moule A figure I. PHASE I. La concentration en matières volatiles reste sensiblement constante ou monte puis repasse à sa valeur d'origine. PHASE II. La concentration décroît de cette valeur à la valeur o. Dans le procédé on remplace cette phase II de décroissance vers zéro par une PHASE III de décroissance lente de la concentration qui constitue un main- tien avant coulée; le séchage est considéré comme satisfaisant à la fin de la phase I, dès le passage au dessous de la valeur d'origine. Cette faible vitesse de décroissance pour assurer le maintien avant cou- lée est introduite dans un pilote pour asservir une vanne automatisée quiléom. mande l'arrivée d'air dans le moule. La réalisation comprend selon figure I - un-moule en sable (1) - posé sur une plaque (2) - avec son empreinte (3) - son système de coulée (4) - son cône d'entrée (5) - une canalisation d'air chaud (6) - un tube d'entrée d'air dans le moule (7) - une vanne automatisée (8) - un dispositif de mesure avec une cloche (9) - une électrode de dosage (10) - un enregistreur de concentration (11) - un pilote d'automatisation (12) - un circuit de commande (13) de la vanne automatisée (8) par le pilote (12) Le PILOTE comprend: - un ensemble entrées-sorties - un ensemble calculateur un ensemble mémoires et peut être constitué autour de microprocesseurs et d'horloges électroniques. ENSEMBLE ENTREES-SORTIES. Il y est introduit les paramètres de la courbe de base figure II, soit: - la Vitesse V3 de diminution de concentration en matières volatiles - l'intervalle de temps de mesure AT La concentration à l'origine CO est prise comme zéro dans le système. ENSEMBLE CALCULATEUR - reçoit l'indication de variation de concentration réelle dans le tempsAT soit AC. R - calcule la variation théorique de concentration à obtenir dans le même intervalle AT par la relation AcT T=V3 A T - compare ACR et ACT - commande - la fermeture de la vanne automatisée si;CW. ACT - l'ouverture de la vanne si ACR L'ensemble de la régulation est représenté par le schéma figure III. Le pilote peut recevoir ses informations de plusieurs sécheurs et les ré- guler comme le premier à partir des vannes automatisées 81 - 82 - 83 etc-, les sorties vers les moules étant toutes en dérivation sur la canalisation centrale d'air chaud (6). ENSEMBLE MEMOIRES. Il peut recevoir en mémoire des valeurs de vitesses V3 propres à différents types de pièces. UTILISATION DE L'APPAREILLAGE. Lors de la mise au point de la pièce type, on enregistre la courbe de séchage et on compare les courbes obtenues avec les réactions à la surface de la pièce décelées sous forme de microporosités en ressuage fluorescent. La température de l'air peut par exemple être de l'ordre de 1500C. REVENDICATIONS. 1) Procédé d'automatisation d'un cycle de séchage sous air chaud, par exem- ple 1500C environ, de moules en sable destinés en particulier à la coulée sous basse-pression, ceux-ci présentant une ouverture à la partie inférieure et n'ayant pas d'orifice à la partie supérieure. Le procédé est caractérisé par - la décomposition du cycle en phases de base - la détermination de paramètres attachés à ces différentes phases dans le stade de mise au point par enregistrement de cycles et établissement de cor- rélations entre ces enregistrements et les microporosités à la surface de la pièce, décelées en ressuage fluorescent. - la régulation de l'entrée d'air chaud de manière à assurer la concordance entre les paramètres retenus et ceux réellement obtenus lors du déroulement du cycle de séchage. 2) Procédé d'automatisation selon revendication (1) caractérisé en ce que le cycle de séchage comporte 2 phases de base PHASE I. La concentration en produits volatils de l'air recueilli à la partie supérieure du moule est supérieure ou égale à celle de la valeur 'à l'ori- gine. PHASE II. La concentration baisse lentement pour maintenir le moule jus- - qu'à la coulée. 3) Procédé d'automatisation suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il consiste à déclencher les phases par une élec- trode de dosage des matières volatiles. _ 4) Dispositif destiné à réaliser le procédé d'automatisation décrit dans l'une quelconque des revendications (1) à (3) caractérisé par: - un ensemble entrées-sorties qui transforme les indications données sous forme numérique pour les paramètres de séchage. - un ensemble calculateur capable de transformer la vitesse de décroissan- ce de la concentration en variation de la concentration et de réguler le débit d'entrée d'air dans l'empreinte du moule pour obtenir une variation identique à celle demandée à partir des indications de la courbe type mises dans un ensemble mémoires. ____ 5) Dispositif d'automatisation selon la revendication (4) caractérisé en ce qu'il est constitué comme un appareil autonome à partir de composants tels que zones codeuses, microprocesseurs, mémoires pour lui donner les caracté- ristiques d'un appareil d'atelier. 6) Dispositif d'automatisation selon l'une quelconque des revendications (4)(5) caractérisé par le fait qu'il régule plusieurs sécheurs. 7) Dispositif d'automatisation selon l'une quelconque des revendications (4) à (6) caractérisé par le fait que les différents sécheurs sont raccordés sur une même canalisation d'alimentation d'air. - 8) Dispositif d'automatisation suivant l'une quelconque des revendications (4) à (7) caractérisé par le fait qu'il est associé à un dispositif de récupé- ration de l'air chaud qui sort du moule, la concentration en matières volatiles au début du séchage étant prise comme zéro.