Brevet FR2485410A1 — publié le 19811231

La présente invention concerne un moule pour la coulée des bar- rettes reliant les têtes des jeux de plaques d'accumulateurs au plomb réunis en groupes et sur lesquelles sont formés les pontets de con- nexion des groupes ou les bornes, ledit moule comportant des empreintes qui reçoivent le plomb liquide. Pour préparer la coulée des barrettes sur les têtes des grilles d'accumulateur au plomb, ces dernières sont assemblées en jeux de plaques, puis en groupes, qui sont disposés et maintenus dans un châssis de façon à réaliser l'état de montage dans la batterie. Les têtes sont alignées en saillie vers le haut, ce qui permet de les réunir par du plomb coulé. Les pontets de connexion ou, sur les deux groupes d'extrémité, les bornesysont réalisés simultanément. Il est connu de réaliser un moule avec des empreintes correspondant à la forme des barrettes, pontets ou bornes, remplies avec du plomb liquide et dans lesquelles les têtes préalablement brossées et trai- tées avec un flux sont plongées. Le moule est ensuite refroidi à l'eau par le bas, afin de permettre le démoulage. Le moule connu présente les inconvénients suivants. Etant réalisé en une seule pièce avec une masse élevée d'un matériau bon conducteur de chaleur, le moule absorbe une quantité importante de chaleur et se fissure facilement du fait d'une vitesse différente de chauffage de ses divers contours quand il est chauffé par une flamme dans le haut, pendant la phase de chauffage, puis refroidi à l'eau dans le bas, pendant la phase de refroidissement, ce qui produit un choc thermique à chaque cycle. La contrainte thermique élevée impose de fortes épaisseurs de paroi qui, par leur capacité et leur conduction thermi- ques élevées, imposent une consommation d'énergie élevée et,par suite, un long temps de chauffage. Outre ces inconvénients du moule lui-même, des défauts affectent le produit, car des fissures apparaissent souvent entre les barrettes et les têtes de grille correspondantes pendant le refroidissement, du fait d'une interaction défavorable des fronts de solidification. Il en résulte une défaillance-prématurée de la plaque considérée et, par suiteune réduction de la durée de vie de la batterie. L'invention vise à augmenter la durée de vie des moules précités; à trouver une construction qui assure un court temps de chauffage et par suite une économie d'énergie, et permet d'assurer un soudage sain et exempt de fissures entre le pontet et les têtes. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les empreintes du moule sont réalisées dans des segments individuels séparables, assemblés dans un porte-segments pour former le moule complet. La réalisation du moule permet d'une part de réduire les fortes contraintes thermiques pendant son chauffage et son refroi- dissement, et d'autre part de commander le sens de solidification de façon à éviter une fissuration entre le pontet se contractant et la tête fondue. Il est avantageux de munir les segments individuels d'une isola- tion thermique de l'empreinte du moule. Selon une autre caractéris- tique avantageuse de l'invention, des évidements sont réalisés dans les segments du moule, au-dessous des cavités, puis remplis avec un matériau isolant. Selon une autre caractéristique de l'invention, des clous et/ou plaques de conduction thermique en cuivre sont insé- rés dans le matériau des segments du moule, ce qui est particulièrement avantageux pour un refroidissement dirigé quand les segments, selon une autre caractéristique de l'invention, sont séparés les uns des autres par un séparateur en acier, au voisinage des empreintes des pontets, et un ou plusieurs joints de dilatation sont prévus. Les joints de dilatation entre les segments du moule permettent une libre dilatation et contraction du matériau et évitent ainsi des contraintes. L'isolation, en liaison avec des éléments de dissipation de la chaleur, assure l'accumulation de l'énergie nécessaire à la fusion des têtes dans une faible quantité de plomb et l'obtention d'une excellente qualité de soudage. Pour simplifier l'interchangeabilité des segments du moule, et selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le porte- segments est réalisé en double T et les segments sont placés entre les branches du T, selon une disposition conforme à l'assemblage dans l'accumulateur au plomb fini.et maintenus par des réglettes de serrage reliant les branches du T. L' âme du porte-segments peut être munie d'un chenal d'alimentation en plomb et d'un obturateur de trop-plein. Les segments du moule sont positionnés et fixés dans le porte-segments par des doubles emboîtements mâle-femelle qui, selon une autre caractéristique de l'invention, sont réalisés sous forme d'isolation thermique, au moyen d'une lame d'air par exemple. Chaque segment du moule est par ailleurs refroidi à l'eau. L'invention présente les avantages suivants: qualité notable- ment améliorée du soudage pour une durée de vie supérieure du moule, malgré les températures élevées et que l'interchangeabilité des segments individuels améliore encore, les courts temps de chauffage conduisant à des économies d'énergie et la bonne isolation à des économies de plomb. Le pontet de connexion est dans l'art antérieur disposé sur le côté de la barrette; l'invention propose en outre de placer le pontet sur la barrette même, ce qui permet d'effectuer une solidification dirigée selon l'invention à des températures suffisam- ment élevées du plomb. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'une forme de réalisation préférentielle de l'invention et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est le plan d'un moule selon l'invention; la figure 2 est-une coupe suivant l'axe II-II dd la figure 1;Éet la figure 3 est une coupe suivant l'axe III-III de la figure 1. Le moule 1 est destiné à l'utilisation sur des machines COS pour la coulée de barrettes sur les têtes de grilles d'accumulateur au plomb, qui sont assemblées sous forme de jeux de plaques avec les séparateurs correspondants en groupes, de façon que les têtes dépas- sent vers le haut suivant une rangée. De tels jeux de plaques, non représentés sur les figures, sont fixés dans un châssis dans la même position que dans la batterie finie, de sorte qu'une seule opération permet avec le moule 1 de produire toutes les barrettes reliant les têtes et portant les pontets ou bornes. Le moule 1 est essentiellement constitué par un porte-segments 2 en double T et des segments individuels 3, disposés dans les évi- dements entre les branches du porte-segments 2. Un chenal d'alimen- tation en plomb 5 est creusé dans l'âme 4 du porte-segments 2 et alimenté d'un côté, par une attaque de coulée non représentée, par du plomb liquide qui remplit d'abord le chenal, puis le moule com- plet, y compris les empreintes 6 réalisées dans les segments indi- viduels 3. Un remplissage excessif est impossible, car l'autre extrémité du chenal 5 d'alimentation en plomb comporte un obtura- teur de tropplein, constitué par un barrage sur lequel le plomb en excès peut s'écouler après le remplissage du moule. Douze segments individuels 3 au total sont disposés entre les branches du T du porte-segments 2, des noyaux 7 étant utilisés pour remplir l'espace disponible. Les segments 3 alignés de part et d'autre de l'âme 4 sont maintenus par une réglette de serrage 8, qui est introduite dans des évidements en regard des branches du T et appliquée sur les segments 3 par des vis de serrage 9. Ces dernières sont montées dans une réglette de pression 10 extérieure, reliant également les branches du T du porte-segments 2 et vissée sur elles. La figure 2, qui représente une coupe du moule 1, illustre d'autres détails de la fixation des segments 3 entre eux et par rap- port au porte-segments 2. On voit que du côté intérieur, un double emboîtement mâle-femelle 11 fixe le noyau 7 sur l'âme 4 du porte- segments 2, en liaison avec les segments 3 extérieurs adjacents, qu'un double emboîtement mâle-femelle 12 fixe sur la réglette de serrage 8. Les doubles emboîtements mâle-femelle 11,12 sont réalisés sous forme d'isolation thermique, au moyen soit d'une lame d'air, soit d'évidements correspondants remplis par un matériau isolant. Le matériau adopté pour les segments 3 présente une faible con- ductibilité thermique; il s'agit de l'acier St 1.4876 à 36 % de Ni. Ce matériau ne subit aucune fragilisation aux températures élevées. Les empreintes 6 sont usinées dans ce matériau et reliées par des faces inclinées au chenal 5 d'alimentation en plomb dans l'âme 4. La forme des cavités 6 correspond à celle des barrettes à produire pour relier les têtes des grilles et portant les pontets ou les deux bornes, des cavités 13, 14 de section circulaire étant prévues pour ces dernières. Les cavités 6 réalisées dans les segments 3 sont en outre isolées thermiquement au moyen d'évidements 15 remplis d'un matériau isolant; il s'agit par exemple de perçages adjacents, prévus au-dessous des cavités 6 et très utiles pour former un front de soli- dification dirigé d'une façon déterminée. Dans le même but, les seg- ments individuels 3 sont séparés au voisinage des pontets par un séparateur en acier 16, ayant par exemple une conductibilité thermique X = 50 W/m.k, et des clous 17 en cuivre, ayant une conductibilité thermique X = 394 lq/m.k, sont disposés verticalement dans chaque seg- ment 3, du côté opposé au pontet. Le sens de solidification est ainsi dirigé de façon que du plomb puisse s'écouler pendant le refroidisse- ment, de la barrette encore liquide vers le pontet qui se contracte, afin d'éviter une fissuration entre le pontet et la tète fondue. La contraction du pontet est minimisée par la commande spatiale et tem- porelle des températures de la barrette et du pontet, et on obtient en particulier que le pontet se contracte avant que les tâtes se soli- difient avec le plomb de la barrette. Les dispositions d'isolation assurent par ailleurs que la zone de la barrette est toutefois suffi- samment chaude pour que les têtes puissent fondre afin d'assurer un bon assemblage et que la barrette est maintenue liquide suffisamment longtemps, jusqu'à la solidification du pontet. Un joint de dilatation 18 ? maintenu entre deux segments 3, permet la libre dilatation et contraction du matériau et évite ainsi 1' apparition de contraintes susceptibles de se produire dans le moule par suite des grandes différences de température entre la phase de chauffage (par le haut, à l'aide d'une flamme) et la phase de refroi- dissement (par le bas à l'aide d'eau). Les raccords de refroidissement par eau sont représentés sur la figure 2. Des canaux d'eau de refroi- dissement 19, 20 sont par suite disposés côte à côte au centre du porte-segments 2, pour l'arrivée et le départ de l'eau de refroidis- sement dans les segments individuels 3, dans lesquels des canaux de refroidissement 21 sont donc usinés (cf. également figure 3.). Le refroidissement est effectué quand le chauffage et le remplissage du moule précédemment décrits sont terminés et le plomb en excès a été évacué par ouverture de l'obturateur de trop-plein. A la fin du refroidissement, il est possible de séparer le châssis portant les groupes de plaques et le moule, des éjecteurs 22 étant utiles dans la région des pontets. Le moule décrit assure une bonne qualité de soudage des têtes et des barrettes, évite la tendance à la fissuration dans la région des pontets et assure une grande durée de vie du moule complet, y compris par l'interchangeabilité des segments du moule. On obtient enfin un court temps de chauffage et par suite une écono- mie d'énergie et une économie de plomb, avantageuses pour les coûts. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Moule pour la coulée des barrettes reliant les têtes des jeux de plaques d'accumulateurs au plomb réunis en groupes et sur les- quelles sont formés les pontets de connexion de groupe et les bornes, ledit moule, qui comporte des empreintes recevant le plomb liquide, étant caractérisé en ce que les empreintes (6) du moule (1) sont réalisées dans des segments (3) individuels séparables, assemblés dans un porte-segments (2) pour former le moule complet. 2. Moule selon revendication 1, caractérisé en ce que les segments individuels (3) comportent une isolation thermique de l'empreinte (6). 3. Moule selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des évidements (15) sont réalisés au-dessous des empreintes (6) et rem- plis d'un matériau isolant. 4. Moule selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des clous (17) et/ou des plaques de conductibilité thermi- que en cuivre sont disposés dans le matériau des segments individuels (3), dans les zones ou un refroidissement accéléré doit être effectué. 5. Moule selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les segments individuels (3) sont séparés par une plaque en acier (16) dans la région des empreintes formant les pontets de connexion des éléments. 6. Moule selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par un ou plusieurs joints de dilatation (18) entre les segments individuels (3). 7. Moule selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le porte-segments (2) est en forme de double T et les seg- ments individuels (3) sont introduits entre les branches du T, selon une disposition conforme à l'assemblage dans l'accumulateur au plomb fini, et maintenus par des réglettes de serrage (8) reliant les branches du T. 8. Moule selon revendication 7, caractérisé en ce que 1' âme (4) du portesegments (2) comporte un chenal d'alimentation en plomb (5) et un obturateur de trop-plein. 9. Moule selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les segments individuels (3) sont positionnés et fixés dans le porte-segments (2) par des doubles emboîtements mâle-femelle (11, 12). 10. Moule selon revendication 9, caractérisé en ce que les doubles emboîtements màle-femelle (11, 12) sont réalisés sous forme d'isola- tion thermique, à l'aide de préférence d'une lame d'air.