Brevet FR2504035A1 — publié le 19821022

I La présente invention se rapporte à une machine à mouler par soufflage destinée à être utilisée dans un pro- cédé de confection d'un moule dans lequel on serre le sa- ble de moulage par soufflage sur une surface-modèle. Les inventeurs de la présente invention ont proposé antérieurement un procédé de moulage par soufflage dans lequel on forme une couche de sable de contact en projetant par soufflage sur une surface du modèle du sable de moulage qu'on a préparé en mélangeant des particules réfractaires telles que du sable de silice, du sable de chromite, du sable de zircone, etc avec un liant ou bien avec une com- binaison formée d'un liant et d'un durcisseur, après quoi, lorsqu'on a rempli le moule de sable de remplissage, on enlève le modèle et l'on a ainsi confectionné un moule et la présente invention se rapporte à une machine à mouler par soufflage destinée à Otre utilisée dans le procédé de moulage par soufflage mentionné plus haut. Un appareil universellement connu pour la confection mécanique des moules, est celui dans lequel, après que le sable de moulage a été projeté dans un chissis, on confec- tionne le moule en comprimant hydrauliquement le sable de moulage mais cet appareil n'est pas applicable aux moules pour pièces de grandes dimensions ni aux moules destinés à la production d'un petit nombre de pièces Un exemple connus représentatif des appareils/conçus pour la confection des moules par projection du sable de moulage est une machine à mouler par projection Bien que cette machine soit déjà utilisée actuellement pour la confection de moules pour pièces de grandes dimensions ou pour les moules destinés à la fabrication d'un petit nombre de pièces, étant donné que cet appareil n'est capable de projeter le sable de moulage que dans la direction verticale et d'au-dessus du modèle, non seulement il est difficile de projeter sur la surface latérale du modèle mais il est également diffi- cile de former une couche de sable de contact possédant une épaisseur choisie arbitrairement. La machine à mouler par soufflage suivant l'inven- tion possède des structures différentes en fonction des propriétés du sable de moulage à souffler En particulier, dans le cas o l'on utilise du sable de moulage dont le liant possède une viscosité relativement élevée et qui possède une longue durée de vie utile après préparation, tel que le sable de moulage qui utilise du silicate de sodium comme liant, il est possible d'effectuer le serra- ge par soufflage au moyen de la machine à mouler par souf- flage suivant l'invention lorsque le sable de moulage a été préalablement bien malaxé et bien dosé Toutefois, dans le cas o l'on utilise un sable de moulage dont le liant possède une viscosité relativement élevée et qui présente une faible durée de vie utile après préparation, comme le sable de moulage utilisant une résine furannique il est difficile d'effectuer le mélange préalable et, par conséquent, le malaxage, le transport et le serrage du sable de moulage par soufflage doivent être exécutés dans une période de faible durée et à l'intérieur de la machi- ne à mouler En outre, même dans ce cas, si l'on ajoute une très petite quantité de matière comme c'est le cas avec une certaine catégorie de catalyseur ou d'accéléra- teur de durcissement, il est nécessaire d'effectuer une longue période de malaxage pour assurer une dispersion uniforme et, dans ce cas, lorsque le catalyseur ou l'accé- lérateur de durcissement a été préalablement incorporé par malaxage, l'addition d'un liant, le malaxage, le transport du sable de moulage et le serrage par soufflage sont effectués à l'intérieur de la machine à mouler à ser- rage par soufflage suivant l'invention. Les buts et caractéristiques de l'invention qui ont été mentionnés plus haut, ainsi que d'autres, ressortiront de façon plus évidente de la description qui va suivre de formes préférentielles de réalisation, données à simple titre d'exemples nullement limitatifs On se référera aux dessins annexés, sur lesquels: Fig 1 est une vue schématique de c 8 té qui montre les lignes générales d'une machine à mouler par soufflage suivant une première forme de réalisation de l'invention; Fig 2 est une vue schématique partielle, à plus grande échelle, d'un tuyau de soufflage qui fait partie de la machine à mouler par soufflage représentée sur la fig 1; F Sig 3 est une vue schématique en coupe du tuyau de soufflage de la fig 2; Fig 4 est une vue schématique de c 8 té montrant les lignes générales d'une machine à mouler par soufflage sui- vant une deuxième forme préférée de réalisation de l'in- vention; Fig 5 est une vue en coupe longitudinale schémati- que qui montre des détails de la structure d'une lance de pulvérisation incorporée dans la machine à mouler par soufflage représentée sur la fig 4; Fig 6 est une coupe schématique d'une plaque de sti- mulation de turbulence prise suivant la ligne I-I de la fig 5; Fig ? est une coupe longitudinale schématique mon- trant une structure modifiée de la lance de pulvérisation incorporée dans la machine à mouler à serrage par souffla- ge représentée sur la fig 4; et Fig 8 est une vue schématique en coupe d'une plaque de stimulation de turbulence prise suivant la ligne I-I de la fig 7. L'invention sera à présent décrite avec plus de dé- tails à propos de ses formes de réalisation préférées. Première forme de réalisation La machine à-mouler par soufflage suivant l'inven- tion peut être utilisée avec du sable de moulage utilisant un liant très visqueux et qui possède une longue durée de vie utile après préparation Ainsi qu'on l'a représenté sur la fig 1, la machine à mouler est composée d'un mala- xeur 1 destiné à mélanger des particules réfractaires avec un liant, ou un durcisseur, ou analogue, une trémie 2, une vanne 3, un réservoir principal 4 de transport pneumatique, un tuyau de soufflage 6 et un impulseur 5 qui possède une structure adaptée pour former un rideau d'air qui a pour effet d'empocher le sable de moulage d'adhérer à la surface interne du tuyau de soufflage, cependant qu'à l'extrémité distale du tuyau de soufflage 6 est montée une buse de soufflage 7 Dans une surface cylindrique de la surface interne de l'impulseur 5 sont disposés une série d'ajutages lia qui s'ouvrent à peu près dans la direction tangentielle et des moyens sont prévus pour que, sous l'effet de l'injection, à travers ces a Ju- tages lia, de l'air A injecté à travers une entrée d'air 10, le sable de moulage 8 et l'air puissent être entraînés en un mouvement de rotation, comme représenté sur les fig. 2 et 3 et que, par suite, le sable de moulage puisse être transporté en un trajet hélicoïdal dans le tube de souf- flage 6 qui est lui-même doublé par un rideau d'air, con- formément au principe de la glissière pneumatique En ou- tre, il est préférable de prévoir un revêtement de caout- chouc dur, téflon ou équivalent, à faible mouillabilité sur les surfaces internes du réservoir 4 et de la trémie 2 pour éviter que le sable de moulage n'adhère à ces sur- faces Dans la machine à mouler suivant l'invention, s'il est difficile de monter un malaxeur au sommet du réser- voir 4, on peut modifier la construction de manière que le sable de moulage puisse être dosé dans un malaxeur séparé et que le sable de moulage ainsi dosé puisse en- suite tre chargé dans le réservoir 4. On présentera ci-après les résultats d'un essai de moulage par soufflage exécuté dans les conditions suivan- tes, en faisant usage de la machine à mouler à serrage par soufflage conforme à la forme de réalisation de 1 'in vention décrite plus haut. ( 1) Proportions de mélange: sable siliceux (AFS N 44 5) 100 parties en poids résine phénol-furannique 1,0 partie en poids acide xylène sulfonique 0,5 partie en poids poudre de zircon 1,0 partie en poids ( 2) Conditions de soufflage: débit d'éjection du sable de moulage 70 kg/min pression de soufflage 2 kg/cm 2 température de soufflage température ambiante Après malaxage du sable de moulage décrit plus haut dans le malaxeur à grande vitesse 1, pendant environ 5 secondes, on le charge dans le réservoir 4 à travers la trémie 2 puis on ferme la vanne 5 Le sable de moulage contenu dans le réservoir 4 est transporté à travers le tuyau de soufflage 6, par de l'air injecté à travers une entrée d'air 9, qui met sous pression les volumes inté- rieurs du réservoir et par une autre entrée d'air 10 ser- vant à alimenter l'impulseur 5 et il est ensuite projeté par soufflage sur la surface d'un modèle cylindrique (dia- mètre 1000 mm et hauteur 1000 mm) enduit d'un agent de démoulage et, dans cette opération, il est transformé en une épaisseur de sable d'environ 30 mm Ensuite, on dis- pose le sable de contact, les canaux, etc dans un châssis puis on introduit le sable de remplissage dans le moule et on complète le moule en enlevant le modèle. Dans un essai de coulée d'acier moulé (SC 46) au moyen du moule ainsi confectionné, on a pu produire une pièce ne présentant aucun défaut sur sa surface de con- tact ni en d'autres endroits analogues. Deuxième forme de réalisation Une machine à mouler à serrage par soufflage suivant cette deuxième forme de réalisation peut être utilisée avec du sable à mouler possédant une faible durée de vie utile après préparation et cette forme de réalisation est caractérisée en ce qu'on ne charge dans un réservoir 4 que des particules réfractaires tandis qu'un durcisseur et un liant sont injectés dans une lance de pulvérisation ?, à travers des buses séparées de manière à se mélanger aux particules réfractaires Plus particulièrement, comme on l'a représenté sur les fig 4 et 5, cette machine à mouler est composée d'une trémie 2, d'une vanne 3, d'un réservoir 4, d'un impulseur 5 possédant une série de bu- ses qui débouchent dans la direction tangentielle de sa surface interne, un tuyau de soufflage 6 et une lance de pulvérisation 7 qui comporte, ainsi qu'on l'a représenté sur la fig 5, une plaque 11 de stimulation de la turbu- lence, une buse 12 d'injection du durcisseur, une autre plaque 14 de stimulation de la turbulence, une buse 15 d'injection du liant et un mécanisme de malaxage 13. Quant à la lance de pulvérisation 7 adaptée pour être montée à l'extrémité distale du tuyau de soufflage 6 pour l'exécution du moulage par soufflage, on en don- nera une description plus détaillée en regard des fig 5 ? 5 4035 et 6. Comme on peut le voir en se reportant à la fig 5, la lance de pulvérisation 7 possède une construction dans laquelle une plaque 11 de stimulation de la turbulence est disposée dans cette lance pour stimuler une turbulen- ce dans le courant des particules réfractaires qui sont transportées à travers le tuyau de soufflage 6 tout en décrivant un mouvement de rotation, une buse 12 d'injec- tion du durcisseur est placée juste en aval de la plaque 11 de stimulation de la turbulence, une autre plaque 14 de stimulation de la turbulence est placée en aval de la buse 12 d'injection du durcisseur pour stimuler une tur- bulence dans le courant du mélange de particules réfrac- taires et de durcisseur; en outre, une buse 15 d'injection de liant est prévue juste en aval de la plaque 14 de sti- mulation de la turbulence, et dans la dernière partie de malaxage 13 de la lance de pulvérisation 7, est disposé un malaxeur statique destiné à renforcer l'efficacité du malaxage des particules réfractaires, du durcisseur et du liant dans la dernière phase du processus La construc- tion du malaxeur statique comprend des éléments hélicoïdaux possédant des filets de vis orientés les uns dans le sens des aiguilles d'une montre et les autres dans le sens in- verse et qui sont disposés en alternance dans un tube, les parties terminales de l'un des filets formant un an- gle de 90 avec les parties terminales de l'élément héli- coïdal opposé, de sorte que l'écoulement du mélange peut être ainsi continuellement divisé, inversé et retourné et que de cette façon, l'efficacité du malaxage peut être remarquablement améliorée. La fig 6 est une vue en coupe de la plaque de stimu- lation de la turbulence 11 ou 14, supposée prise dans le sens des flèches. On décrira maintenant en regard de la fig 4, un procédé de serrage par soufflage mis en oeuvre à l'aide de la machine à mouler par soufflage suivant l'invention. On charge des particules réfractaires dans le réser- voir 4 à travers la trémie 2 puis on injecte de l'air com- primé A à travers les entrées 9 et 10, alors que la vanne ? 504035 3 est fermée, puis, si nécessaire, on injecte simultanément un durcisseur accompagné éventuellement d'un accélérateur de durcissement et d'un liant, par les buses d'injection 12 et 15 respectivement Le débit d'injection est préréglé par une pompe à débit constant, ou équivalent, de manière que les substances puissent 8 tre injectées au débit désiré, qui est fonction de la nuance, du débit, de la températu- re, etc des particules réfractaires Le sable de moulage est préparé de la façon décrite plus haut puis projeté par soufflage sur la surface d'un modèle qui est enduit d'un agent de démoulage pour former une couche de sable de contact Ensuite, on met en place dans un chfâssis du sable de contact, des canaux, etc puis on introduit du sable de remplissage dans le moule, on retire le modèle et le moule est terminé. On confectionne un moule en serrant du sable de mou- lage par soufflage sur un modèle cylindrique ( 1000 mm de diamètre x 1000 mm de hauteur) dans les conditions suivan- tes, en utilisant la machine à mouler à serrage par souf- flage décrite plus haut et, par moulage d'acier moulé (SP 46) au moyen du moule ainsi confectionné on a pu produi- re un moulage ne présentant aucun défaut sur sa face de contact ni en d'autres endroits analogues. ( 1) proportions de mélange: sable siliceux (ABS N 044 5) 100 parties en poids résine phénol-furannique 1,0 partie en poids dosés par acide xylène sulfonique 0,5 partie en poids 5 une pompe à débit constant. ( 2) conditions de soufflage débit d'injection du sable de moulage 10 kg/mn pression de soufflage 2 kg/cm 2 température de soufflage température ambiante En variante, dans le cas o la quantité d'addition de durcisseur ou d'accélérateur de durcissement est très petite, et o par conséquent, une longue période est néces- saire pour assurer l'homogénéité du mélange, on peut adop- ter une variante dans laquelle on utilise des particules réfractaires qui ont été préalablement mélangées à un durcisseur ou à un accélérateur de durcissement aiusiqa'ue J 4035 lance de pulvérisation qui ne comporte pas de buse d'injec- tion du durcisseur, ainsi qu'on l'a représenté sur les fig. 7 et 8, en qualité de lance de soufflage 7. La mise en oeuvre du moulage à serrage par soufflage au moyen de la machine suivant l'invention apporte les a- vantages suivants: ( 1) On peut réaliser un procédé continu depuis le malaxage du sable de moulage jusqu'à l'opération de moulage et de cette façon, on peut réduire les dimensions de l'atelier de moulage, réduire considérablement la main d'oeuvre em- ployée pour le moulage et réaliser des économies d'éner- gie. ( 2) La machine suivant l'invention peut être utilisée pour des pièces de fonderie individuelles de dimensions moyen- nes à grandes et, contrairement au fait que, dans la tech- nique antérieure, il était nécessaire de prévoir une épais- seur de couche de sable de contact de 100 à 300 mm, bien que cette épaisseur puisse varier en fonction des dimen- sions de la pièce de fonderie, suivant l'invention, on obtient un moule possédant une résistance mécanique suffi- sante avec une épaisseur de sable de contact de 10 à 100 mm de sorte que la quantité de sable de contact peut 8 tre considérablement réduite. ( 3) Alors que, dans la technique antérieure, on appliquait un agent de revêtement de moule sur la surface de la cou- che de sable de contact pour éviter la rupture du moule, suivant l'invention, étant donné que le moulage à serrage par soufflage est exécuté après qu'on ait mélangé de la poudre de revêtement au sable de moulage, on peut omettre l'opération d'application d'un agent de rev 8 tement de moule. Il convient de remarquer que, dans le cas o l'on exécute le moulage en faisant usage de la machine suivant l'invention, les matières pouvant Otre utilisées ne sont pas limitées à celles décrites à propos des formes de réalisation décrites plus haut mais on peut également uti- liser les matières suivantes et le tableau 1 indique des exemples de mélanges standards de durcisseurs et d'accélé- rateurs de durcissement correspondants à diverses sortes _ 504035 de liants. ( 1) particules réfractaires sable siliceux, sable de zircone, sable de chromite, sable d'alumine, etc. ( 2) liant ( 3) durcisseurs liant inorganique tel que le silicate de sodium et liants inorganiques tels que les résines furanniques. durcisseur et/ou accéléra- teur de durcissement adap- té au liant utilisé. ( 4) poudre de revêtement poudre de zircon, poudre Tableau 1, exemples de de magnésie, poudre spinale, etc. mélanges standards Variétés de Durcisseur Accélérateur Remarques liants de durcisse- ment Résine acide organi Bien qu'on utilise de l'a- que ( 1) acid cide sulfurique comme dur- furannique phosphorique cisseur dans certains cas, acide sulfu cet acide est plus fré- rique quemment ajoute en petite quantité à un acide orga- m nique pour accroître la a* vitesse de durcissement. a Résine alkyde polyisocya Le sel de Co-Sn ne prend b ( 2) nate Sel pas directement part à + métallique la réaction de durcisse- o essence miné de cobalt ment mais sert de cata- rale et d'étain lyseur pour modifier la vitesse de durcissement d'un liant et d'un durcisa Résine phéno polyisocya Triéthyl- lique ( 5) nate amine Silicate de poudre Fe-Si sodium Silicate de 2 Ca O Si O 2 I sodium Silicate de poudre de Al sodium 4 o Silicozircona t te de sodium ( 1) Acide xylène sulfonique ( 2) moule linocure ( 5) moule isocure ou acide paratoluène sulfonique ?'04035 REVENDICATIONS 1. Machine à mouler par soufflage, caractérisée en ce qu'elle comprend un malaxeur ( 1) destiné à mélanger des particules réfractaires à un liant et à un durcisseur ou équivalent, une cuve principale ( 4) destinée à trans- porter le sable de moulage, un impulseur ( 5) prévu en a- val de cette cuve ( 4), un tuyau de soufflage ( 6) et une lance de soufflage ( 7) montée à l'extrémité distale du tuyau ( 6). 2 Machine à mouler par soufflage suivant la reven- dication 1, caractérisée en ce que ledit impulseur ( 5) est équipé de plusieurs buses (lia) qui débouchent dans des directions tangentes à la surface cylindrique de la paroi intérieure dudit impulseur ( 5). 3 Machine à mouler par soufflage suivant la reven- dication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve principale ( 4) du type pour transport pneumatique, dans laquelle on charge des particules réfractaires ou un mé- lange de particules réfractaires et d'un durcisseur et/ou d'un accélérateur de durcissement, un impulseur ( 5) prévu en aval de ladite cuve et un tuyau de soufflage ( 6) ainsi qu'une lance de pulvérisation ( 7). 4. Machine à mouler par soufflage suivant la reven- dication 3, caractérisée en ce que ledit impulseur ( 5) est muni d'une série de buses ( 11 a) qui débouchent dans des directions tangentes à la surface cylindrique de la paroi intérieure dudit impulseur ( 5). 5. Machine à mouler par soufflage suivant la reven- dication 3, caractérisée en ce que ladite lance de pulvé- risation ( 7) est équipée d'une plaque ( 14) de stimulation de la turbulence, d'une buse ( 15) d'injection du liant et d'un mécanisme demalaxage ( 13) disposés l'un à la suite de l'autre dans cet ordre. 6. Machine à mouler par soufflage suivant la reven- dication 3, caractérisée en ce que ladite lance de pulvéri- sation ( 7) est équipée d'une plaque ( 11) de stimulation de la turbulence, d'une buse ( 12) d'injection d'un durcis- seur, d'une plaque ( 14) de stimulation de la turbulence, d'une buse ( 15) d'injection du liant et d'un mécanisme de malaxage ( 23) disposes l'un à la suite de l'aue ansce ordre.