Brevet FR2503594A1 — publié le 19821015

L'invention concerne les manchons de minasselotte borgne, destinés à être utilisés dans la coulée de métaux. Durant leur solidification, les métaux se retas- sent en subissant une réduction de leur volume. En consé- quence, il est généralement nécessaire d'employer des masselottes disposées au-dessus ou sur le côté des pièces coulées, de façon à compenser le retrait de ces dernières; il est ainsi courant d'entourer une masselotte d'un man- chon de masselotte exothermique ou isolant de façon à main- tenir la masselotte à l'état fondu aussi longtemps qu'il est possible, et, ainsi, à améliorer l'alimentation et à permettre que le volume de la masselotte soit réduit au minimum. Les manchons de masselotte peuvent être classés en deux catégories, c'est-à-dire les manchons de masse- lotte ouverte, dont le sommet est ouvert à l'atmosphère, et les manchons de masselotte borgne, qui sont fermés à leur sommet et se trouvent totalement inclus dans le moule en sable. La présente invention concerne les manchons de la seconde catégorie, c'est-à-dire les manchons de masselotte borgne. Généralement, un manchon de masselotte borgne a une section transversale circulaire ou ovale et est muni d'un couvercle plat ou en forme de dôme qui est solidaire du corps du manchon et présente la même composition que ce dernier. Lorsqu'on utilise un manchon de masselotte bor- gne, il est de pratique courante de disposer un noyau dit "noyau Willians" sur la surface interne du couvercle, de façon à améliorer et à stabiliser l'alimentation. En général, les noyaux Williansont des extrémités pointues ou effilées, et ont par exemple la forme de cônes et de pyramides. De tels noyaux peuvent être réalisés d'une seule pièce avec les manchons de masselotte ou ils peuvent être fabriqués séparément et fixés ensuite sur la face interne des manchons, à l'extrémité supérieure de ces derniers. Les noyaux Willianms sont généralement réalisés en sable ou en un matériau exothermique ou isolanit. L' 't 1 i entatlion est amélioréegrâce à la pression atmosphérique qui s'exerce sur la masselotte grâce aux noyaux Williams. Les noyaux Williarrutilisés dans la pratique, présentent l'inconvénient que leur extrémités inférieures tendent à se casser facilement en raison de laur forme effilée. On a déjà proposer d'auqmenter l'angle de l'extrémité inférieure de ces noyaux, afin d'augmenter leur solidité, mais il est apparu qu'unr tel noyau ne remplissait plus sa fonction de manière satisfaisante, et que sa fa- brication était délicate. Afin de pallier ces inconvénients, un manchon de masselotte borgne selon l'invention comprend un corps de manchon et un couvercle, et est muni d'un noyau de Williamnsainsi éventuellement que d'une ouverture de ven- tilation, le noyau Williams étant réalisé d'une seule pièce avec le manchon de masselotte; il se caractérise en ce que le noyau Williams comniprend une nervure, qui s'étend en travers de la surface interne du couvercle, et vient en saillie vers le bas, depuis cette surface, en ayant une forme de coin. Le corps du manchon de masselotte peut être cylindrique ou conique et avoir une section circulaire ou ovale, et le couvercle peut être par exemple plat ou en forme de dôme. De préférence, la nervure est réalisée d'une seule pièce avec la surface interne du corps du manchon, à chacune des extrémités de la nervure, et lorsque le manchon a une section circulaire, la nervure s'étend de préférence le long d'un diamètre du manchon. Le manchon de masselotte et le noyau Williamspeuvent être réalisésen un matériau isolant, exo- thermique ou isolant et exothermique. D'autres caractéristi(quc- et avantages de l'invention ressortiront mieux df, la descripti-n qui va suivre faite on référence aux deçs: in; annexes Sur]esqu ls: les figures I à 3 sont i; v,'e; ez (oupc verti- cale de différents manlCiOns tic mI.:;eotte borgne unis de noyaux Willianrde type courimrnent utilisé; la figure 4 est une vu, en perspective coupée par un plan vertical d'un autre manfchton i masselotte borgrne muni d'un noyau Willial;sd'uin autre type connu; les figures 5 et 6 sont des coupes respecti- vement selon les lignes A-A et B-B de la figure 4; et les figures 7 et 8 sont (es vues en coupe respectivement horizontale et verticale d'un manchon de masselotte borgne selon l'invenl[o:l. Des noyaux Williams tels que ceux utilisés en pratique sont représentés sur les figures 1 et 2. La figure 1 représente un manchon 1 de masse- lotte borgne, en forme de dôme, dont le couvercle 2 pré- sente une ouverture recevant un noyau Willians3, sous la forme d'un élément distinct. Une ouverture de ventila- tion 4 est réalisée au voisinage de l'ouverture destinée au noyau Willian 3. La figure 2 représente un manchon de masse- lotte borgne dont le couvercle 2 est plat, et dans lequel un noyau Williams3 est réalisé d'une seule pièce avec le corps du manchon qui présente une ouverture de ventila- tion 4. Comme représenté stur les figures 1 et 2, le noyau Williams3 est normalement disposé au centre de la face interne du couvercle 2 du manchon. Colnme cela est représent- sur la figure 3, un autre type de manchon de masselotte connu présente un ou- verture de ventilation 4 disposée au centre du couvercle, tandis que le noyau Willian-s3 est excentré. Bien que les noyaux Williamspuissent être réalisés sous la forme d'éléments séparés du corps du!xillchon, coirnre cela est représenté sur la figure 1, ils,:,:;:nt al, peut ne pas être adaptée à la taille du manchon de masse- lotte. Comme il est difficile de réaliser des noyaux Williamsproportionnels à chaque taille de manchon de masselotte, un noyau WillianEd'une taille particulière peut devoir être utilise avec des manchons de différentes tailles. C'est pourquoi il est préférable que le noyau Willians soit réalisé d'une suule pièce avec un manchon de masselotte, comme cela est représenté sur les figures 2 et 3. La longueur d'un noyau Williams3 peut être par exemple comprise entre 1/10 et la moitié de la hauteur de la cavité du manchon de masselotte, et en pratique la taille du noyau Williansest d'autant plus importante que la taille du manchon est elle-même importante. Comme cela a déjà été présenté ci-dessus, le noyau Williams a généralement une forme conique ou pyramidale, et s'étend verticalement vers le bas depuis le couvercle plat ou en forme de dôme, jusqu'à sa pointe. L'extrémité inférieure d'un tel noyau Williamstend à se casser en raison de sa forme, et lorsqu'on utilise un noyau Williamsdont l'extrémité inférieure s'est cassée, une alimentation convenable peut ne pas être obtenuc,et la pièce moulée peut présenter des défauts de fonderie. En conséquence, on préfère augmenter l'angle de l'extrémité inférieure du noyau Williams,de façon à diminuer les possibilités de fracture de cette extrémité inférieure, mais colnmle l'angle de la pointe du noyau Williansdevient plus obtus,l'in- fluence du noyau Williamsest réduite. On a récemment développé un manchon de masselotte borgne assurant une alimentation amélioréeet dans lequel un noyau Williams, présentant une résistance améliorée à la fracture, est réalisé d'une seule pièce avec le manchon. En particulier, ce manchon de masselotte borgne, qui comprend un noyau Williauniet: un trou de ventilation ménagé dans le couvercle, est tel que le noyau Williams est réalisé d'une seule pièce avec le manchon, ce noyau Williamsitant constitué par une saillie s'étendant verti- calement, vers le bas depuis un épaulement interne au manchon, dans la direction de l'axe central du manchon. Un tel manchon de masselotte, représenté sur la figure 4, comprend un manchon 1, un couvercle 2, un noyau Williams3 et une ouverture de ventilation 4. Le bord inférieur 5 du noyau Williams3 se présente sous la forme d'une arête linéaire. La figure 5 représente une coupe verticale se- lon la ligne A-A de la figure 4, et la figure 6 une coupe du même manchon de masselotte par la ligne B-B de la figure 4. Comme cela apparaît plus précisément sur la figure 6, le noyau WillianBms3 s'étend du bord extérieur dy couvercle 2 vers le centre de ce dernier. Cependant, ce type de noyau Williamsprésente l'inconvénient qu'à la suite de sa fabrication au moyen d'un calibre ou gabarit de formage, le noyau Williams se casse au moment o le manchon est retiré du gabarit. De plus, un tel noyau Williamsne présente pas une bonne capacité à assurer une alimentation convenable. La figure 7 représente un manchon selon l'in- vention; le manchon lui-même est indiqué par la référence 1, la surface du couvercle est indiquée par la référence 2 et le noyau Williamspar la rl3f6renc, 3. Le noyau Williams3 est réalisé d'une seule pièce avec la surface interne du couvercle 2 et avec la partie de la surface interne du corps du manchon qui est adjacente au couvercle. Le noyau Williams3 s'étend selon un diamètre du manchon 1, sur toute la surface interne du couvercle 2. La forme particulière du noyau Williams3 selon l'invention apporte les avantages suivants. Lorsqu'on utilise un noyau Williams d'un type connu, il tend à se développer un phénomnèned'abreuvaqe et de solidification du metal fondu au voisinage de l'ex- trémité pointue du noyau, ce qui rend ce dernier imper- meable et l'empêche de remplir sa fonction. Le mAme phé- nomène tend également à se produire sur un noyau en forme de coin qui ne s'étend que jusqu'au centre du couvercle, mais lorsqu'on utilise le manchon selon l'invention, comme le noyau Williamss'étend sur toute la surface interne du couvercle, ce phénomène est moins susceptible de ce pro- duire. Comme le noyau Williamsselon l'invention pré- sente une surface de section relativement importante, le risque d'une obturation complete du noyau Williamsper- méable par l'abreuvage et la solidification du métal est réduit d'une manière significative et un contact direct entre le métal liquide contenu dans le manchon de masse- lotte et l'atmosphère peut être maintenue,ce qui assure une alimentation uniforme et efficace en métal liquide vers la pièce en cours de solidification, et empêche la forma- tion de retassures en raison du retrait du métal en cours de solidification. Si la liaison directe entre le métal liquide dans le manchon et l'atmosphère, au travers du noyau Williams,est interrompue en raison de l'obturation des pores du noyau Willians,à la suite d'un abreuvage par le métal liquide qui s'est solidifié dans:île noyau il est bien évident qu'une alimentation convenable ne peut pas être assurée. Un autre avantage obtenu concerne la fa- brication des manchons de masselotte. Dans le cas d'un noyau Williamsconique ou d'un noyau Williamsen forme de coin, du type qui s'étend jusqu'au centre du couvercle, il existe un risque inmortant pour que, pendant la sortie du manchon de masselotte du calibre de moulage, le noyau Williamsde forme conique ou de faible dimension se casse, en raison des contraintes de compression et de traction qu'il subit. Le danger d'une cassure du noyau Williams est considérablement réduit si ce dernier se présente comme une nervure en forme de coin, reliée au couvercle en travers de toute la surface interne de ce dernier et reliée également à ses extréimit-s aux côtes oppsés du corps du manchon, de sorte que ies::; urflices d'.:t- mité; du noyau Williams;sont prot-gj,-:. ln on:;&lence, la fabri- cation d'un manchon de:.as:elotto muni d'un tel n.yau Williamsest considératL-miiint simplifiée. Après la fabri- cation du manchon de masselotte, lorsque le manchon vert est retiré du gabarit, et bien que le manchon vert ne présente qu'une très faible résistance, une conséquence de la réalisation en une seule pièce dul manchon de masse- lotte et du noyau Williamr, Williamsest protégé. Un troisième avantage est qu'en rai- son de la plus grande surface exx)sre par le noyau, on obtient une liaison bien plus importante entre le métal fondu de la masselotte et l'atmosphère. A ce propos, on observe que même si l'ensemble du manchon de masselotte est réalisé en un matériau poreux, qui est permeable à l'air, on n'obtient pas normalement de liaison entre l'atmosphère et le métal fondu contenu dans le manchon de masselotte car ce métal se solidifie sur les parois du manchon et obture les mores. Si l'on utilise le noyau Williams selon l'invention, le contact avec l'atmosphère est main- tenu sans difficulté car le noyau est maintenu en contact direct avec le métal fondu. Le manchon de masselotte selon l'invention peut présenter une ouverture de ventilation dans son couvercle. Cette ouverture de ventilation sert à l'évacuation vers l'atmosphère des gaz résultant de toute réaction entre le métal fondu et le matériau du moult pendant la coulée du métal, et permet l'échappement de l'air contenu dans le moule et qui en est chassé par l'arrivée du métal fondu. Un autre avantage du manchon de masselotte selon l'invention est que le noyau Williams,en raison de sa plus grande stabilité, ne se casse pas lorsque le manchon de masselotte est introduit dans un moule, par exemple sous l'effet des contraintes d'unserrage par secous- ses et pression. Pour résister au: contraintes de com- pression pendant la fabrication du mroule, les manchons de S masselotte creux sont disposés sur les chevii]es de sou- tènement dans lesquelles les gorges, qui sont préparées pour recevoir le noyau Wi]liaL:, solnt d'une dimension légèrement supérieure à celle du noyaui Williams lui-même. Le tableau I ci-essu.; donn.., t titre d'exemple, différentes tailles appropriées pour les dimensions a, b et r du noyau Williams3 représenté schématiquement sur la figure 8. Le tableau Il ui suit donne des dimensions usuelles des manchons dc masselottte 2 correspondants, ces dimensions étant les diamètres interneset externesau ni- veau du sommet et du bas du manchon, ainsi que les hauteurs interne et externe de ces manchons. TABLEAU 1 Dimensions des noyaux William (mm) Type a b r 1 14 2 3 2 14 2 3 3 16 2 3 4 18 2 3 5 20 3 4 6 22 3 4 7 26 3 5 8 30 3 5 TABLEAU II Dimensions (mm) Type Diamètre interne Diamètre externe Diamètre Diamètre en bas en bas interne externe (du) (Du) au sommet au sommet (do) (Do) 1 41,5 62,5 35,5 59,0 2 43,0 63,0 36,0 59,0 3 52,0 73,5 48,0 69,5 4 58,5 80,5 52,5 76,5 70,5 94,0 65,5 89,5 6 80,0 103,0 71,5 99,5 7 98,0 128,0 91,5 119,0 8 119,0 154,5 112,0 148,0 Hauteur interne (h) 64,0 ,5 ,5 77,5 88,0 98,0 ,5 131,5 Hauteur externe (H) 73,5 97,5 81,5 91,5 ,5 111,0 ,0 ,5 Volume (dm3) 0,07 0,10 0,13 0,18 0,30 0,42 0,82 1,32 NI w Lo %O REVENDICATIONS 1. Manchon de masselotte borgne, comprenant un corps de manchon et un couvercle (2) et muni d'un noyau Williams (3) ainsi, éventuellement, qu'une ouverture de ventilation (4), le noyau Williams(3) étant réalisé d'une seule pièce avec le manchon de masselotte (1), caractérisé en ce que le noyau Williams(3) comprend une nervure qui s'étend en travers de la surface interne du couvercle (2), et vient en saillie vers le bas, depuis cette surface, en ayant une forme de coin. 2. Manchon de masselotte borgne selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps du manchon est cy- lindrique. 3. Manchon de masselotte borgne selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps du manchon est coni- que. 4. Manchon de masselotte borgne selon l'une des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que la nervure est réalisée d'une seule pièce avec la face interne du corps d manchon à chacune des extrémités de la nervure. 5. Manchon de masselotte borgne selon l'une des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps du man- chon a une section circulaire. 6. Manchon de masselotte borgne selon l'une des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps du man- chon a une section ovale. 7. Machon de masselotte borgne selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que la nervure s'étend selon un diamètre du manchon (1). 8. Manchon de masselotte borgne selon l'une des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que le couvercle (2) est plat. 9. Manchon de masselotte borgne selon l'une des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que le couvercle (2) a la forme d'un dôme. 10. Manchon de masselotte borgne selon l'une des re- vendications 1 à 9, caractérisé en ce que le manchon (1) e u t 250359 4 1 1 le noyau Williams(3) sont réalisés en un matériau iso- lant, exothermique ou isolant et exothermique.