Brevet FR2498958A1 — publié le 19820806

Procédé et dispositif de moulage de baignoires en fonte. La présente invention concerne un procédé de moulage de baignoires en fonte, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Les baignoires en fonte émaillée sont, de par leur forme de cuve, des pièces concaves et voluaineuses, mais dont les parois présententune épaisseur relativement faible. La surface du fond, des flancs inclinés et des bords de la cuve doit être d'excellente qualité, afin de permettre de réduire la quantité d'émail apportée et afin de produire après émaillage un aspect satisfaisant. La coulée des baignoires en fonte s'effectue quasi-généralement par gravité dans des moules en sable silico-argileux. Le canal de coulée est localisé au centre de la partie de la cavité de moulage qui figure le fond de la cuve, et la baignoire est coulée en position "retournée1, c'est-a-dire avec le fond de la cuve vers le haut. Ce mode de coulée produit une surépaisseur du fond de la baignoire, au droit de l'attaque de coulée, et cette surépaisseur provoque des difficultés d'émaillage, notamment avec certains émaux de couleur. De plus, l'évacuation médiocre des gaz lors du remplissage du moule risque de causer des rebuts, notamment après émaillage. Pour éviter ces inconvénients, on a songé à disposer les moules "transversalement", avec introduction de la fonte selon le plan de joint des demi-moules, ce mode de coulée étant bien connu pour le moulage de pièces diverses autres que des baignoires. En position de coulée, la partie de la cavité de moulage représentant l'un des bords longitudinaux de la baignoire serait dès lors située vers le haut et la partie de cavité formant le fond de la cuve serait disposée en position verticale. Cette coulée en position "transversale1 est cependant inapplicable en pratique avec les procédés de moulage en sable à vert aggloméré à l'argile. C'est ainsi que l'écoulement de la fonte dans la partie inclinée représentant le flanc de la baignoire des lors situé â la partie supérieure du moule, détériore ce flanc; en effet, c'est l'ensemble de la fonte destinée à l'autre flanc et au fond de la cuve qui chemine par ce flanc supérieur. De plus la pression métallostatique de la fonte, atteignant à la coulée une valeur de l'ordre de 700 a 900 mm a l'extrémité inférieure de la cavité pour une baignoire de type habituel, entraîne une détérioration des parois en sable silico-argileux près de la partie figurant le bord inférieur de la baignoire. Enfin, la forme particulière de la baignoire implique, pour le demi-moule mâle ou "bosse", l'existence d'une motte de sable d'un poids important en porte-à-faux qui se traduit par des risques de déformation ou de rupture locale de la bosse. Il a, d'autre part, été proposé depuis quelques années de fabriquer des pièces metalliques coules dans des moules dont les cavités sont délimitées par des pellicules thermoplastiques de protection maintenues sur la surface d'une masse de sable sans liant dont la cohésion est assurée avant et pendant la coulée par une mise en dépression, le maintien des pellicules-écran contre a masse de sable étant, en outre, assuré grâce à la pression différentielle établie de part et d'autre des pellicules. Par adaptation du mode classique de coulée, ce procédé n'a cependant éte appliqué à la fabrication des baignoires que dans des moules en position "retour née", c' est-à-dire avec le fond de cuve situé vers le haut (voir le brevet U.S. 3 955 266). Dans ce cas, l'experimen- tation conduite par la demanderesse révèle toutefois des déchirures du film thermoplastique au pied de l'attaque de coulée, ce qui exige de recourir à des artifices ou à des films plus épais donc plus onéreux. C'est pourquoi la présente invention vise a perfectionner la fabrication des baignoires en fonte dans des moules a pellicules-écrans et a dépression, grace a un procédé simple et peu onéreux, qui se prête aisément à une réalisation sur un chantier automatique. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de baignoires en fonte par coulée dans une cavité ménagée entre deux demi-moules, du type consistant à appliquer une pellicule-écran de protection sur la surface de chaque demi-moule devant faire face à la cavite de moulage lors de la coulée, caractérisé par le fait qu'on utilise un moule dans lequel au moins le canal de coulée est réalisé dans le plan de joint des deux demi-moules,de manière a déboucher sur une portion de cavité figurant l'un des bords de la baignoire, on dispose et on serre les deux demi-moules avec leur plan de joint disposé verticalement de façon que ledit bord soit situé du côté supérieur du moule, puis on coule par le canal de coulée la fonte, qui se trouve ainsi répartie par ledit bord formant chambre de rXpartitlOn vers la partie inclinée de la cavité qui représente un flanc de la baignoire. De la sorte, on évite la dégradation du canal de coulée et de la partie haute de la cavité de moulageconstituant un flanc de la baignoire, tout en bénéficiant de l'inclinaison de ce flanc, généralement de l'ordre de 8 a 100, pour obtenir un fort dégazage lors de la coulée. L'invention est particulièrement intéressante a mettre en oeuvre dans le cadre du procédé connu de moulage mentionné dans le préambule; les pellicules-écrans délimitant la cavité de moulage, par exemple constituées par des films thermoplastiques, sont alors thermoformées sous vide sur un modèle de baignoire à couler, celui-ci étant de préf Après remplissage de sable pour constituer chaque demi-moule, en position droite pour le demimoule femelle ou "chape" et en position retournée pour le demimoule mâle ou "bosse", puis fermeture étanche et mise en dépression des demi-moules, il suffit de faire basculer ceuxci pour les mettre en position transversale, c'est-a-dire avec le plan de joint vertical, puis de les serrer, rendant ainsi le moule prêt à la coulée. L'invention a, bien entendu, également pour objet les moules permettant de mettre en application le procédé considéré. Un tel dispositif, du type comprenant deux demi-moules susceptibles de délimiter une cavité, figurant une baignoire et munis de pellicules-écrans de protection appli quées sur la surface de la masse de sable de chaque demi-moule, est caractérisé en ce que au moins le canal de coulée est réa- lisé dans le plan de joint des deux demi-moules. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - La Fig. 1 montre en perspective une baignoire à fabriquer. - La Fig. 2 représente en élévation latérale et en coupe un moule destiné à la coulée d'une baignoire en fonte en position retournée classique. - La Fig. 3 montre en coupe selon le plan III-III le moule de la Fig. 1. - Les Fig. 4 et 5 représentent respectivement en élévation frontale et en vue de dessus à échelle réduite, un moule permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la vue de la Fig. 4 étant prise en coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig. 5 - La Fig. 6 représente à plus grande échelle un détail de la Fig. 4 dans la zone du canal de coulée. La baignoire 1 illustrée par la Fig.l comprend une cuve 2 et un bord 3. La cuve 2 présente un fond 4 et des flancs 5 inclinés, tandis que le bord 3 sensiblement horizontal présente un rebord 6 permettant l'appui ou l'encas- trement sur un support non indiqué. Le moule 7 representé sur la Fig. 2 comprend un demi-moule mâle 7a ou "bosse" et femelle 7b ou "chape", rXalisXs;en zable sans liant, délimitant entre eux une cavité de moulage 8 et juxtaposés suivant un plan de joint P-P disposé horizontalement. La fonte est introduite dans la cavité par un canal de coulée 9 ménagé au centre de la bosse 7a et transite par le fond 4 pour parvenir aux flancs 5 et aux bords 3. Ainsi qu'on le constate sur la Fig. 3, un tel mode de coulée produit, au droit du canal 9, une surépaisseur 4a du fond 4 située côté chape et due, d'une part, à une érosion au pied de coulée et, d'autre part, à une surépaisseur du modèle, nécessaire pour un bon écoulement de la fonte dans le moule. De plus, le dégazage de la portion de la cavité 8 correspondant au fond 4 de la baignoire lais8e".'a désirer puisque le fond est horizontal et perpendiculaire au canal de coulée. La mise en oeuvre du procédé selon l'invent on est reprsentée sur lc Fig. 4. Le moule de bosse 10a et le moule de chape 10b sont disposés et serrés en position transversale, c'est-à-dire avec le plan de joint Q-Q en position verticale.Des pellicules-écrans lia et llb - ici formées par des pellicules thermoplastiques d'épaisseur uniforme - sont maintenues appliquées contre la masse de sable de chaque demi-moule respectif 10a et lOb, sur sa surface qui fait face à la cavité de moulage 12, cette cavité de moulage étant prolongée à sa partie supérieure par un canal de coulée 13 et deux canaux d'évent 14 disposés suivant le plan de joint Q-Q, le canal de coulée étant situé au milieu, entre les deux canaux d'évent. Ce, pellicules lia et llb ont été conformées préalablement à la mise en place du sable, par thermoformage sur un modèle présentant le profil de la baignoire à fabriquer et muni à demeure, suivant le futur plan de joint du moule, de saillies correspondant aux canaux de coulée et d'évent. L'épaisseur uniforme des pellicules-écrans de protection lia et llb est déterminée de manière à résister à une pression métallostatique supérieure à 700 à 900 mm de fonte et aux efforts dus à la partie en porte-à-faux du moule de bosse. Le maintien des pellicules sur le sable est possible du fait que celui-ci, bien que dépourvu de liant, forme un bloc cohérent grâce à une mise en dépression déterminée pour chaque demi-moule au moyen d'une conduite de vide extérieure 15 reliée, d'une part1 à une source de vide, non représentée, et, d'autre part, à un réseau de tubes de vide 16 judicieusement répartis dans la masse de sable. Chaque demi-moule est fermé de manière étanche par un fond métallique permettant le remplissage de sable ou par une pellicule-écran 17a, 17b. Grâce à cet agencement, la coulée de fonte peut s'effectuer par le canal de coulée 19, le bord supérieur 18, le flanc supérieur 19, le fond 20, le flanc inférieur 21 jusqu'au bord inférieur 22 de manière satisfaisante, sans dégradation des parois de la cavité. La pression métallostatique due à la hauteur B (distance prise bord à bord de la baignoire dans le sens vertical) de l'ordre de 700 à 900 mm, n'a pas de répercussion fâcheuse sur 'aspect du flanc infé- rieur 21 et du bord inférieur 22 grâce aux pellicules-écrans qui protègent les parois de la cavité 12. Le dégazage de la partie haute de la cavité 12 s'effectue favorablement puisque dans la position représentée, le flanc 19 est disposé incliné de l'angle oc, ici d'environ 8 à 100, alors que dans le procédé classique dé la Fig. 2, le dégazage a lieu difficilement par le fond horizontal 4. On observe également que, de maniere surprenante, la masse de sable 23 de la bosse 10a, en porte- - faux sur une longueur C (profondeur de la baignoire) de l'ordre de 400 a 450 mm, reste maintenue grâce à la cohésion du sable acquise par suite de sa mise en dépression. On observe enfin très avantageusement que lors du thermoformage sur le modèle, l'allongement du film thermoplastique dans la zone névralgique du pied du canal de coulée n'est que de l'ordre de 1,3 a 1,5 dans le procédé selon l'invention, au lieu de 3,5 à 4,5, dans l'application du méme procédé au moulage des baignoires en position retournée, ce qui permet donc d'utiliser sans risque de déchirure, des films moins épais, donc moins onéreux. REVENDICATIONS 10) - Procédé de fabrication de baignoires en fonte par coulée dans une cavité ménagée entre deux demi-moules, du type consistant à appliquer une pelliculeécran de protection (1 la, llb) sur la surface de chaque demimoule (lOa, lOb) devant faire face à la cavité de moulage (12) lors de la coulée, caractérisé par le fait qu'on utilise un moule dans lequel au moins le canal de coulée (13) est réalisé dans le plan de joint (Q-Q) des deux demi-moules, de manière à déboucher sur une portion de la cavité (12) figurant l'un des bords (18) de la baignoire, on dispose et on serre les deux demi-moules (10a, lOb) avec leur plan de joint (Q-Q) disposé verticalement de façon que ledit bord (18) soit situé du côté supérieur du moule, puis on coule par le canal de coulée (13) la fonte qui se trouve ainsi répartie par ledit bord (18) formant chambre de répartition vers la partie inclinée de la cavité (12) qui représente un-flanc (19) de la baignoire. 20) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un moule (lOa, lOb) dans lequel également au moins un canal d'évent (14) est réalisé dans le plan de joint (Q-Q). 30) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, préalablement à la disposition des demi-moules (10a, lOb) avec leur plan de joint (Q-Q) disposé verticalement, les pelliculesécrans (1 la, llb) sont thermoformées sous vide sur des modèles de la baignoire à couler. 40) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des modèles de la baignoire à couler est muni à demeure, suivant le plan de joint (Q-Q), d'au moins une saillie correspondant au canal de coulée (13). 50) - Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, du type comprenant deux demi-moules (10a, lOb) susceptibles de délimiter une cavité (12), figurant une baignoire (1) et munis de pellicules-écrans de protection (11a, llb) appliquées sur la surface de la masse de sable de chaque demi-moule, caractérisé en ce que au moins le canal de coulée(l3) est réalisé dans le plan de joint (Q-Q) des deux demi-moules (lOa, lob). 60) - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, également, au moins un canal d'évent (14) est réalisé dans le plan de joint (Q-Q) des deux demimoules (10a, lOb). 70) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un modèle de baignoire pour le thermoformage des pellicules-écrans (11a, llb), ce modèle étant muni à demeure, suivant le plan de joint (Q-Q), d'au moins une saillie correspondant au canal de coulée (13). 80) - Dispositif selon l'une quelcffnque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque pellicule-écran (11a, llb) est uniforme et déterminée de manière à résister à une pression métallostatique supé rieur à 700 a 900 mm de fonte et aux efforts dQs a une partie en porte- -faux (23) du demi-moule de bosse (lOa) supérieure à 400 à 450 mm.