Brevet FR2495514A1 — publié le 19820611

Les opérations de coulée des métaux ont utilisé longtemps la combinaison d'un ensemble formant modèle dans un châssis et d'un sable de moulage tassé alentour pour obtenir la forme désirée. Lors d'une opération normale, on retire ensuite le modèle du sable et l'on coule le métal fondu dans l'espace occupé précédemment par le modèle avec pour résultat que le métal prend la forme du modèle. Plus récemment on a utilisé un système modifié dans lequel le modèle est réalisé en un matériau qui est transformé en gaz lorsqu'il est contacté par le métal fondu. Avec de tels modèles, il n'est pas nécessaire d'enlever le modèle avant de réaliser la coulée et il en est résulté la possibilité d'utiliser des moules plus complexes, c'est-à- dire des moules comportant des formes plus complexes telles que des passages intérieurs, des cavités et autres. Dans une tentative visant à ce que le sable de moulage remplisse des cavités et analogues à l'intérieur de modèles, on a utilisé un système dans lequel de l'air est introduit au fond du châssis de moulage et circule selon un mouvement ascendant à travers le sable avec pour objectif le fait que la force de l'air en mouvement entraîne effec- tivement par soufflage le sable à l'ihtérieur des cavités. Bien que ce procédé soit efficace pour des modèles rela- tivement simples il n'a pas été entièrement efficace lors- que le modèle contenait un certain nombre de passages in- ternes, cavités et autres. Conformément à la présente invention, le sable est tenu de remplir toutes les cavités, passages internes, etc. présents dans un modèle grâce à l'utilisation d'un procédé selon lequel le châssis de moulage contenant le sable de moulage et le modèle est soumis à des vibrations possédant une fréquence et une amplitude soumettant le sable à des accélérations supérieures à l'accélération de la pesanteur. Il en résulte que les vibrations provoquent une "fluidisation" du sable, c'est-à-dire que le sable agit à la manière d'un fluide et pénètre complètement à l'intérieur de passages même très petits dans le modèle. Après avoir mis en vibration le châssis contenant le modèle et le sable pendant un intervalle de temps suffisant pour être certain que le sable remplit toutes les ouvertures présentes dans le modèle, on réduit l'intensité des vibra- tions de manière à imprimer au sable une accélération légèrement inférieure à l'accélération de la pesanteur. La seconde étape de vibrations compacte efficacement le sable en place, ce qui garantit que le sable reste en place lorsque le métal fondu est coulé dans le châssis. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés un rode d'exécution du procédé conforme à l'invention. La figure 1 est une vue en-coupe verticale mon- trant un châssis de moulage, à l'intérieur duquel est sus- pendu un modèle; la figure 2 est une vue en élévation du chAssis de la figure 1 montrant l'introduction du sable de moulage dans le chtssis; la figure 3 est une vue en élévation latérale (en coupe partielle) montrant le châssis, le modèle et le sable fixés en position sur un appareil vibratoire; la figure 4 est une vue en coupe verticale mon- trant l'opération d'introduction du métal fondu dans le châssis; et la figure 5 est une vue en coupe verticale mon- trant la coulée de métal résultante dans la forme du modèle. Les figures- énoncees ci-dessus illustrent les phases de mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de la présente invention. On a représenté un châssis de moulage 10, à l'intérieur duquel un modèle 11 est suspendu à l'aide de moyens de suspension 12. Bien que le modèle puisse être réalisé en n'importe quel matériau classique, le procédé selon la présente invention est par- ticulièrement utile lorsque l'on a affaire à des modèles complexes, qui, par suite de leur grande complexité, ne peuvent pas être retirés du châssis de moulage et du sable avant la coulée du métal fondu. Au contraire, ces modèles complexes sont réalisés en un matériau qui se transforme en gaz lorsqu'il est contacté par le métal fondu, comme par exemple en mousse de polyuréthanne et en un matériau dénommé "Styrofoam" (mousse de styrène). Les parties complexes du modèle 11 sont repré- sentées schématiquement au moyen des cavités 13 et du pas- sage 14, qui peut être un passage borgne dans le modèle. Le modèle étant suspendu en position comme repré- senté sur la figure 1, le sable est introduit au moyen d'un convoyeur 16 de manière à remplir complètement le châssis de moulage. Le châssis de moulage rempli est ensuite placé sur un appareil vibratoire 17 qui comporte une base 18 et un support formant lit 19 suspendu au-dessus de la base au moyen de ressorts 20. Des générateurs de vibrations 21, réalisés sous la forme de moteurs électriques 22, compor- tent des arbres portant des poids excentrés 23 qui sont suspendus à la partie inférieure du support formant lit 19 afin de produire des vibrations. De préférence, les générateurs de vibrations 21 sont du type représenté dans le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique No 3 358 815 et dans lequel la force efficace des poids excentrés peut être modifiée d'une valeur nulle à une valeur maximale et peut produire ainsi une variation désirée de la course. On fixe le châssis de moulage 10 au support formant lit 19 au moyen d'organes de serrage 24, puis on excite les générateurs de vibration de manière qu'ils produisent une force vibratoire sur le châssis de moulage et sur son contenu, correspondant à une accélération supérieure à l'accélération de la pesanteur. L'accélération en g peut être calculée conformément à la formule S x F2 /70400, dans laquelle S est l'amplitude de la course et F est la fré- quence de parcours de cette dernière. Par exemple avec une fréquence de 3600 courses par minute et une course pos- sédant une amplitude de 0,0178 cm, c'est une accélération de 1,29 g qui est appliquée au châssis de moulage et à son contenu. Cette accélération a pour effet que le sable s'écoule à l'intérieur des cavités 13 et du passage 14, en les remplissant complètement, même si ces passages sont borgnes. Si le modèle contient des passages encore plus fins, il se produit encore un remplissage complet de ces passages. Au bout d'une durée de vibration de quelques minutes à des accélérations dépassant l'accélération de la pesanteur, on réduit la course de l'appareil vibratoire, ce qui provoque une réduction des accélérations à une valeur inférieure à l'accélération de la pesanteur. Ainsi en maintenant la fréquence à une valeur de 3600 cycles par minute et en réduisant l'amplitude de la course à 0,0114 cm, on obtient une accélération de 0,92 g. l'effet de l'accéléra- tion inférieure à un g pendant une durée de quelques minutes est de compacter le sable en place, tout en permettant de le retenir dans sa position lorsque le métal fondu est introduit dans le châssis de moulage. Sur la figure 4, on a représenté l'introduction du métal fondu dans le châssis, ledit métal ayant accès à l'intérieur du modèle par un court passage, tandis que le contact du métal fondu avec le modèle en mousse provoque une gazéification de ce dernier, c'est-à-dire sa conver- sion en un gaz qui s'échappe, le métal prenant la forme du modèle. Puis on laisse le métal se refroidir et, comme cela est représenté sur la figure 5, le métal remplit com- plètement l'espace antérieurement occupé par le modèle en mousse et prend une forme qui est la reproduction fidèle de toutes les cavités et passages qui existaient antérieurement dans le modèle. Le procédé conforme à la présente invention est particulièrement utile pour la coulée de blocs cylindres de moteurs en aluminium. A l'aide du procédé selon la pré- sente invention, on peut conformer les modèles pour les blocs cylindres avec des passages de refroidissement. et d'autres cavités et passages, et la mise en oeuvre de ce procédé de coulée fournit un bloc cylindre de moteur possé- dant la configuration interne précédemment mentionnée. REVENDICATIONS 1. Procédé demcnulage, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire du sable de moulage dans un châssis de moulage (10) contenant un modèle (11), puis à soumettre le châssis de moulage à un mouvement vibratoire à une fré- quence et une amplitude permettant d'appliquer au châssis de moulage (10) et à son contenu des accélérations dépas- sant l'accélération de la pesanteur de manière que le sable remplisse toutes les ouvertures (13, 14) situées dans le modèle (11), puis à soumettre le châssis de moulage à un mouvement vibratoire à une fréquence et une amplitude per- mettant d'appliquer au châssis de moulage et à son contenu des accélérations inférieures à l'accélération de la pesan- teur de manière à serrer le sable en position. 2. Procédé de.:ou1ace. caractérisé en ce qu'il consiste à introduire du sable de moulage dans un châssis de moulage (10) contenant un modèle (11), puis à soumettre le châssis de moulage à un mouvement vibratoire sensible- ment vertical à une fréquence et une amplitude permettant d'appliquer au châssis de moulage (10) et à son contenu des accélérations dépassant l'accélération de la pesanteur de manière que le sable remplisse toutes les ouvertures (13, 14) situées dans le modèle 111), puis à soumettre le châssis de moulage (10) à un mouvement vibratoire sensi- blement vertical à une fréquence et une amplitude permet- tant d'appliquer au châssis de moulage et à son contenu, des accélérations inférieures à l'accélération de la pesan- teur de manière à serrer le sable en position. 3. Procédé demoulace, selon léquel on utilise un modèle (11) constitué en un matériau qui se vaporise essentiellement complètement lorsqu'il est contacté par le métal fondu, caractérisé en ce qu'il consiste à intro- duire le sable de moulage dans un châssis de moulage (10) contenant le modèle (11), puis à soumettre le châssis de moulage (10) à un mouvement vibratoire à une fréquence et une amplitude permettant d'appliquer au châssis de mou- lage et à son contenu des accélérations dépassant l'accé- lération de la pesanteur de manière que le sable remplisse toutes les ouvertures (13, 14) situées dans le modèle, puis à soumettre le châssis de moulage à un mouvement vibratoire à une fréquence et une amplitude permettant d'appliquer au châssis de moulage et à son contenu des accélérations inférieures à l'accélération de la pesanteur de manière à serrer le sable en position. 4. Procédé deé oi:. selon lequel on utilise un modèle (11) constitué en un matériau qui se vaporise essentiellement complètement lorsqu'il est contacté par le métal fondu, caractérisé en ce au'il consiste à intro- duire du sable de moulage dans un châssis de moulage (10) contenant le modèle, puis à soumettre le châssis de moulage (10) à un mouvement vibratoire sensiblement vertical à une fréquence et une amplitude permettant d'appliquer au châs- sis de moulage et à son contenu des accélérations dépas- sant l'accélération de la pesanteur de manière que le sable remplisse toutes les ouvertures (13, 14) situées dans le modèle, puis à soumettre le châssis de moulage à un mouve- ment vibratoire sensiblement vertical à une fréquence e une amplitude permettant d'appliquer au châssis de moulage et à son contenu des accélérations inférieures à l'accélé- ration de la pesanteur de manière à serrer le sable en position. 5. Procédé de moulage, selon lequel on utilise un modèle (11) constitué en un matériau aui se vaporise essentiellement complètement lorsqu'il est contacté par le métal fondu, caractérisé en ce qu'il consiste à intro- duire du sable de moulage dans un châssis de moulage (10) contenant le modèle (11), à soumettre le châssis de moulage (10) à un mouvement vibratoire sensiblement vertical à une fréquence de l'ordre de 3600 cycles par minute et sur une course possédant une amplitude de l'ordre de 0,0178 cm de manière à appliquer au châssis de moulage (10) et à son contenu des accélérations dépassant l'accélération de la pesanteur afin que le sable remplisse toutes les ouvertures (13, 14) situées dans le modèle, puis à soumettre le châssis de moulage (10) à un mouvement vibratoire sensiblement vertical à une fréquence de l'ordre de 3600 cycles par minute et une course d'une amplitude de l'ordre de 0,0114 cm de manière à appliquer au châssis de moulage et à son contenu des accélérations-inférieures à l'accélération de la pesan- teur de manière à serrer le sable en position.