Brevet FR2484301A1 — publié le 19811218

L'invention se rapporte aux fours de fusion à partir desquels un alliage métallique tenu à l'état liquide est injecté sous pression dans un moule0 Elle a plus précisément pour objet la chambre chaude d'injection qui est plongée dans le métal en fusion et qui fonctionne à la façon d'une pompe ; en raison de la configuration ge nérale eu S du canal d'injection, une telle chambre chaude est souvent appelée "gooseneck". Les chambres chaudes connues jusqu'là présent comprennent un cylindre qui plonge verticalement dans le bain de métal liquide et qui contient un piston a course alternative verticale Le cylindre est fermé par un fond à son extrémité inférieure et il présente dans sa paroi latérale une première ouverture d'admission éloignée de son fond et une seconde ouverture de refoulement proche de son fond.A partir de cette seconde ouverture un conduit de re foulement s étend d'abord obliquement, puis verticalement, puis à nouveau obliquement pour franchir la paroi latérale du four contenant 9e bain d'alliage liquide9 avant de parve- nir à un conduit --------------------------------- qui se termine par un embout d'irjection conçu pour s'ajuster sur l'orifice d'injection d'un moule. Selon cette conception classique, le conduit de refoulement présente deux coudes, un coude inférieur et un coude supérieur. L'existence de ces deux coudes est la cause, non clairement reconnue jusqu'à ' ex présent, de plusieurs inconvénients gênants. On obtient un bon remplissage des moules c'est-à-dire une alimentation complète et sûre de toutes les parties du volume intérieur, à condition de les remplir à un débit suffisant auquel correspond, en général, une vites se du métal en fusion à l'entrée du moule de 40 m/s. En rai son de la perte de charge qui se produit dans le canal d'ali- mentation, on ne peut obtenir cette vitesse qu'au moyen d'une pression élevée produite par le piston à l'intérieur du cylindre.Il est courant d'observer avec les chambres chaudes classiques une pression initiale de refoulement de 300 bars à la sortie du cylindre, se réduisant à une pres sion de 200 bar à l'entrée du moule, et même à une valeur inférieure pouvant parfois descendre jusqu'à 100 har. Une valeur initiale aussi élevée de la pression de refoulement du métal en fusion nécessite de mouvoir le piston avec une force correspondante également élevee ; elle oblige à donner au cylindre et au conduit de refoulement une résistance appropriée. En outre, en fin de remplissage au moule, la pression dans celui-ci s'élève progressivement et tend à se rapprocher de la valeur initia- leO Il faut donc déployer une force importante pavs maintenir le moule fermé. et pour appliquer l'embout d1injection en contact étanche avec l'orifice d'injection du moule. L'invention a pour but principal d'ap- porter une chambre chaude d'injection de conception nouvelle grâce à laquelle la perte de charge entre le cylindre de refoulement et l'entrée du moule est substantiellement réduite, de sorte que la pression initiale de refoulement peut elle-mEme être réduite a' une valeur moindre nécessitant des forces moins grandes de manoeuvre du piston, de serrage de l'embout d'injection et donc un meilleur rendement global de la machine. On atteint ce but, selon l'invention, avec une chambre chaude comprenant un cylindre et un piston déplaçable dans ce cylindre, dans laquelle le cylindre disposé verticalement est ouvert à son extrémité inférieure et fermé à son extrémité supérieure par une paroi supérieure dans cette paroi est ménagé un conduit de refoulement qui s'détend d'abord verticalement dans le prolongement du volume intérieur du cylindre, puis obliquement pour se poursuivre par-un conduit aboutissent à un embout d'injection de racer dement à l'entrée d'un moule. La paroi latérale du cylindre présente une ouverture d'admission éloignée de sa paroi supérieure ; le piston est déplaçable en sens vertical entre cette ouverture d'admission et la paroi supérieure ; à cet effet il est prolongé en-dessous de l'ouverture de l'extrémité ånfe- rieure du cylindre par une tige de piston à l'extrémité libre de laquelle est fixé un organe de manoeuvre pouvant être actionné à partir de l'extérieur du four de fusion. L'organe de manoeuvre peut être constitué par un croisillon transversal solidement fixé en son mi lieu à la tige de piston et solidement fixé aussi à ses extrémités à des tirants verticaux qui s'étendent parallèlement au cylindre jusqu'au-dessus du bain en fusion. De préférence, le croisillon transversal est pourvu de quatre tirants disposés aux angles d'un rectangle. Pour qu'on puisse retirer le piston du cylindre sans avoir à retirer aussi ce dernier, la distance prévue entre le fond du four contenant le bain en fusion et l'ouverture inférieure du cylindre est supérieure à l'encom- brement total en longueur du piston, de sa tige et du croisillon transversal0 Pour bien faire comprendre l'invention, on donnera maintenant une description d'un exemple de réaliq sation d'une chambre chaude conforme à l'inventione On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation et en coupe par un plan passant par l'axe d'une chambre chaude selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus montrant la fixation de la tige de piston et du croisillon trans- versal dans la chambre chaude de la figure 1. Le four de fusion dans lequel est plongée la chambre chaude de l'invention est représenté sur la figure 1 seulement par une paroi latérale 1, celle qui se trouve du côté où est le moule à remplir qui n'est pas dessiné. La chambre chaude comprend un cylindre vertical 2 qui a à son extrémité inférieure une ouverture inférieure 3 et qui est fermé à son extrémité supérieure par une paroi supérieure 4. Dans cette dernière est ménagé un conduit de refoulement qui a un premier tronçon vertical 5 prolongeant coaxialement le volume intérieur du cylindre 2, puis un tronçon oblique 6 incliné à 450 dans une direction le rapprochant de la paroi latérale 1 après quoi le conduit de refoulement se poursuit par un tronçon 7 faiblement incliné sur l'horizontale. lie tronçon 5 du conduit est situé sensiblement au niveau du bord supérieur 8 de la paroi latérale 1 si bien que le tronçon terminal 7 passe au-dessus de ce bord 8 et se termine en dehors du four par un embout 9 de raccordement à l'entrée du moule à remplir. Pour faciliter la réalisation, la paroi supérieure 4 a en sens vertical une forte épaisseur dans laquelle est foré un passage tronconique 10 à axe perpendiculaire à l'axe général du cylindre 1; Dans ce passage Il débouche le tronçon vertical 5 percé directement dans la paroi supérieure 4. Une pièce tronconique Il dont fait partie l'embout de raccordement 9 est introduite de façon étanche dans le passage 10. Dans cette pièce tronconique Il sont forés d'une part le tronçon oblique 6, d'autre part le tron son 7 - de telle sorte que, quand cette pièce Il est en place dans le passage O, les tronçons 5 et 6 communiquent ensemble. A l'intérieur du cylindre 2 est åntro- duit une chemise 12. Cette dernière est centrée dans le cylindre grâce à une portée tronconique 13 prévue dans sa partie terminale ---------- avant la paroi supérieure 4. Dans sa partie extrême tronconique qui s'ajuste dans la portée 13, la chemise 12 a un canal tronconique 14 qui assure un rac cordement progressif entre le diamètre du volume cylindrique intérieur 15 et le tronçon vertical 5 du conduit de refoulement. La chemise 12 est tenue en place dans le cylindre 2 grâce à une couronne 16 qui chevauche circulairement la tranche inférieure de cette chemise 12 et du cylindre 2 et qui est fixé à celui-ci par plusieurs vis. Un piston 17, ayant des segments d'étanchéité ainsi qu'il est connu, est monté coulissant.dans la chemise 12 entre une position inférieure à laquelle il est dessiné en trait plein sur la figure I et une position supérieure où il est proche de l'entrée du canal tronconique 14. A un emplacement convenable pour qu'elles soient découvertes par le piston 17 occupant sa position inférieure, des ouvertures d'admission 18 et 19 sont ménagées en correspondance à travers la paroi du cylindre 2 et celle de la chemise 12 ; ces ouvertures permettent l'entrée du métal en fusion à l'intérieur de la chemise 12. Le piston 17 est prolongé en-dessus du cylindre 2 par une tige de piston 20 qui se termine par une extrémité inférieure 21. Cette extrémité 21 est soli- devent réunie à un organe de manoeuvre 22 qui peut bre ac- tisonne à partir de l'extérieur du four de fusions Plusieurs solutions peuvent être adoptées à cet effet.Par exemple, comme dans le présent mode de réalisation, l'organe de ma- noeuvre 22 peut être constitué par un croisillon transver- sal ayant une ouverture centrale servant a sa fixation à 1' extrémité 21 de la tige de piston 20 et quatre ouvertures espacées 23 réparties aux angles d'un rectangle comme on le voit sur la figure 2. Ces ouvertures 23 servent à la fixa- tion de quatre tirants 24 qui sont parallèles au cylindre 2 et qui s'élèvent, en entourant ce dernier, , au-dessus du bain en fusion et du four, où ils sont accouplés à un orga- ne moteur (non représente) qui leur impose les déplacements voulus. La tige de piston 20 et les tirants 24 plongent dans le bain d'alliage métallique en fusion 9 les matériaux nécessaires à leur réalisation ainsi qu'à celle du cylindre 2, de la chemise 12 et du piston 17 sont connus. Il n'est pas utile de les mentionner. Une distance suffisante est prévue entre l'ouverture inférieure 3 du cylindre 2 et le fond du four pour que, en faisant descendre les tirants 24 et le croisillon 22 plus que pendant la marche normale, on puisse faire sortir totalement du cylindre 2 le piston 17, puis déplacer l'ensemble transversalement avant de retirer tota- liement hors du bain cet ensemble Pour cette raison, l'or- gane de manoeuvre 22 s'étend largement au-delà du cylindre 2 de part et d'autre de celui-ci pour autoriser le déplacez ment transversal que l'on vient de décrire.Autrement dit, la distance intérieure libre entre deux paires opposées de tirants 24 est supérieure à l'encombrement du cylindre 2 dans le plan perpendiculaire au plan du canal d'injection. Avec une chambre chaude conforme à l'invention, la perte de charge dans le canal d'injectiùn entre le cylindre 2 et le moule à remplir est considérablement plus faible qu'avec une chambre chaude classique. D'une part, la longueur de ce canal est nettement diminuée puisque la poussée exercée sur l.alliage en fusion par le piston se fait directement vers le haut ; d'autre part le conduit ne présente plus quiuB seul coude. Alors qu'on doit s'attendre à des pertes de charge de 100 à 120 bar avec une chambre chaude classique, la chambre de l'invention permet de-rédui- re cette perte à 15 bar environ. r en découle que l'on obtient une vitesse convenable d'injection en mettant en jeu des forces nettement moins élevées.L'énergie dépensée est moins grande et les causes d'usure et de fuite sont amoin- drives En outre, le remplissage en source par le bas de la chemise (12) évite le brassage des gaz et de l'alliage liquide. Il est entendu que l'invention couvre les variantes et les modifications équivalentes que l'on peut apporter à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. Ainsi qu'on a pu le remarquer, pour la facilité de la description, les orientations des diverses pièces out été indi quées en supposant la chambre chaude mise en état dlutili- station. L'invention couvre également tout four de fusion pour injection dans un moule d'un alliage métallique en fusion qui est équipé d'une chambre chaude conforme à l'invention, une distance suffisante étant prévue entre le cylindre (2) et le fond de ce four pour permettre la sortie totale du piston (17). REVENDICATIONS 1) Chambre chaude associée à un four de fusion pour moulage par injection d'un alliage métalli- que en fusion comprenant un cylindre vertical (2), un piston (17) déplaçable dans ce cylindre entre des ouvertures d'admission (18, 19) et un canal d'injection aboutissant à un moule, caractérisée en ce que le cylindre (2) a à son extrémité inférieure une ouverture inférieure (3) et à son extrémité supérieure une paroi supérieure (4) de fermeture dans laquelle est ménagé un conduit de refoulement composé d'un conduit vertical (5) situé en prolongement du volume intérieur du cylindre (2), d'un conduit oblique (6), et d'un conduit (7), " - --- le piston (17) étant pourvu d'une tige de piston 620) qui s'étend en-dessous du cylindre (2) et qui est fixée à son extrémité (21) à un organe de manoeuvre (22) pouvant castre actionné à partir de l'extérieur du four de fusion. 2) Chambre chaude selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'-organe de manoeuvre (22) est conçu pour être actionné à partir du dessus du four en fusion. 3) Chambre chaude selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de manoeuvre (22) est constitué par un croisillon ayant une ouverture centrale par laquelle il est fixé à l'extrémité (21) de la tige de piston (20) et quatre ouvertures (23) espacées réparties aux angles d'un rectangle servant chacune à la fixation d'un tirant (24) qui s'élève parallèlement au cylindre (2) jusqu'au-dessus du bain en fusion, la distance intérieure libre entre deux paires opposées de tirants (24) étant supérieure à l'encombrement du cylindre (2) dans le plan perpendiculaire au plan du canal d'injection0 4) Chambre chaude selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi supérieure (4) de ferme- ture du cylindre (2) a une épaisseur importante dans laquel le est ménagé un passage tronconique transversal (10) destiné à recevoir une pièce tronconique (11) dans laquelle sont forés le conduit oblique (6) et le conduit (7), tandis que le conduit vertical (5) est percé -dans la paroi supérieure (4) pour déboucher dans le passage tronconique transversai (10). 5) Four de fusion pour injection dans un moule d'un alliage métallique en fusion caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une chambre chaude selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, la distance entre l'ouver- ture-inférieure (3) du cylindre (2) et le fond du four étant suffisante pour permettre de faire sortir totalement du cylindre (2) le piston (17) prolongé par sa tige de piston (20) et l'organe de manoeuvre (22)-.