Brevet FR2506640A1 — publié le 19821203

La présente invention concerne essentiellement un procédé de moulage d'articles ou pièces, en tout matériau coulable, de préférence métallique, et ayant des formes complexes, dans un moule ainsi qutune pièce modèle pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait depuis longtemps que la réalisation d'articles ou pièces de forme complexe coulés par moulage statique pose des problèmes délicats qui ne sont pas résolus actuellement avec la reproductibilité souhaitable. Pour tenter de résoudre ce problème, lorsqu'il s'agit du moulage d'articles ou pièces pleines, on a déjà proposé un procédé de moulage selon lequel on prépare d'une part une pièce modèle destinée à obtenir la cavité du moule dans laquelle lesdits articles seront moulés, les dimensions de ladite pièce modèle comportant une certaine surépaisseur pour tenir compte notamment du retrait éventuel du matériau au cours du refroidissement.Et d'autre part, on réalise les moulages selon la technique dite de centrifugation verticale en animant le moule d'un mouvement de rotation selon un axe vertical et en introduisant le matériau liquide à mouler, de préférence un métal ou un alliage,par un canal d1 alimen- tation central réalisé dans le moule selon cet axe vertical et débouchant dans la paroi supérieure et/ou inférieure de la cavité. Cette technique est particulièrement avantageuse car elle permet dtintroduire le matériau liquide, en général un métal tel que l'acier liquide à une température relativement basse jusqu'à ce que le moule soit rempli , ce qui permet d'obtenir une finesse de cristallisation améliorant les carac téristiques d'emploi des pièces, cependant que 1 1action de la force centrifuge horizontale compensant largement le manque de fluidité du matériau à basse température permet à celui-ci, projeté mus grande accélération vers la périphérie, dsépouser très excactement les formes de moule les plus compliquées,même s'il s' t de pries de pices extrêmement minces. Cependant, une telle technique de moulage par centri fugation en animant le moule d'un mouvement de rotation selon un axe vertical, si elle s'applique bien au moulage de pièces pleines, ne peut pas s'appliquer à la réalisation d'articles ou pièces comportant des parties évidées ou creuses car dans ce cas, il est nécessaire de disposer des noyaux dans la cavité du moule aux endroits correspondants aux parties creuses desdits articles de sorte que certaines parties excentrées des articles sont masquées par lesdits noyaux par rapport à l-taxe de rotation vertical lors de la coulée et de la centrifugation horizontale qui s'en suit. I1 en résulte qu'il manque du matériau dans certaines parties de la pièce qui est alors défectueuse et doit être éliminée. Par ailleurs, de tels articles ou pièces comportant des parties creuses de formescompleses, ne peuvent pas Store moulés de manière satisfaisante et reproductible par les méthodes de moulage statique classique en raison de leur complexité de forme, comme mentionné prdoédamment et bien connu par l'homme du métier. La présente invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant une solution qui permette d'utiliser la **ethnique de centrifugation par rotation du moule selon un axe vertical à la réalisation d'articles ou pièces en tout matériau coulable, de préférence métallique, ayant des formes complexes et comportant des parties creuses ou éventuellement évidées normalement non accessibles car masquées par la présence des noyaux dans la cavité du moule aux endroits correspondants aux parties creuses ou éventuellement évidées desdits articles. Cette solution doit par ailleurs entre de réalisation relativement simple et permettre de préserver tous les avantages inhérent. à la technique première de centrifugation. Cette solution consiste selon la présente invention en un procédé de moulage d'articles .ou pièces du type précédemment décrit et caractérisé en ce qu'on prévoit la pièce modèle précitée, et par conséquent le moule, avec un ou plusieurs bras réalisé de manière à contourner les noy.aux précités destinés à former les parties creuses ou éventuellement évidées des articles moulés et à alimenter ainsi les parties excentrées des articles rendues inaccessibles ou di1cilement accessible par masquage par lesdits noyaux lors de la coulée du matériau liquide selon l'axe vertical de centrifugation. Selon un mode de réalisation particulier, on prévoit la pièce modèle, et par conséquent le. moule, avec un ou plusieurs bras d'alimentation en matériau liquide au-dessus et/ou au-dessous de la pièce modèle, et par conséquent de la cavité du moule. Selon uneautre caractéristique du procédé de l'invention, en vue de diriger la sodification de l'article coulé, de l'extérieur dudit article vers le centre de celui-ci, on prévoit la pièce modèle avec une surépaisseur progressive depuis le plus grand diamètre de ladite pièce modèle en direction de la partie de la pièce de plus petit diamètre. De préférence, on réalise la pièce modèle (et donc la cavité du moule) de façon à avoir la partie du plus grand diamètre de la pièce dirigée vers le haut par rapport è l'axe de rotation du moule. Avantageusement, également on applique ce procédé au moulage de pièces de pompe , telles que des roues formant rotor Par ailleurs, l'invention concerne bien entendu aussi la pièce modèle pour les mises en oeuvre du procédé, qui est caractérisdeen ce qu'elle comprend un ou plusieurs bras réalisés de manière à contourner les noyaux destinés à former les parties creuses ou éventuellement évidées des articles moulés et à alimenter ainsi les parties excentrées des articles rendues inaccessiblesoudiMicilement accessibles par masquage par les noyaux par rapport à l'axe de rotation vertical lors de la coulée du matériau liquide selon l'axe vertical de centrifugation. En outre, l'invention concerne aussi un appareil, notamment pour la mise en oeuvre du procédé , comprenant un moule pourvu d'une cavité de coulage d'un matériau à mouler, monté rotatif selon un axe de rotation vertical et comportant un canal d'alimentation central de ladite cavité disposé selon ledit axe de rotation, et caractérisé en ce que, des noyaux étant positionnés dans le moule pour la réalisation de parties correspondantes creuses ou éventuellement évidées dans les articles moulés, ledit moule comprend au moins partiellement dans sa masse un ou plusieurs bras ou voies d'alimentation en matériau liquide des parties de la cavité masquée par lesdits noyaux partant depuis sensiblement l'axe de rotation et débouchant dans ladite cavité au-delà desdits noyaux. Selon une caractéristique particulière, le ou lesdits bras d'alimentation sont réalisés dans le moule pour déboucher au-dessus et/ou au-dessous de la cavité du moule. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les noyaux qui sont utilisés sont réalisés en matériaux durs, généralement en cbraslique. D'autres avantagsBet: caractéristiqusede la présente invention apparaitront à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés simplement à titre d'illustration et qui ne seraient donc en aucune façon limiter la portée de la présente invention. Dans les dessins - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation d'une pièce modèle selon la présente invention - la figure 2 est une coupe passant par l'axe de rotation unique d'un moule selon l'invention et, selon le mode de réalisation particulier représenté, passant par les deux bras d'alimentation selon l'invention réalisée à l'aide de la pièce modèle représentée à la figure 1 ; et - la figure 3 représente une variante de réalisation d'un moule conforme à celui de la figure 2 mais comportant des bras d'alimentation débouchant dans la cavité audessus de celle-ci. En référence à la figure 1, on a représenté une pièce modèle I selon la présente invention, qui est réalisée en bois, pour la réalisation selon l'exemple représenté de roues formant rotor de pompes comprenant une partie centrale 2 et une collerette circulaire 3 séparée de la partie centrale 2 par une partie creuse 4 également circulaire. Cette pièce modèle comprend également un élément 6 formant masselotte destiné à créer un canal d'alimentation central 10 réalisé dans le moule 12 selon l'axe de rotation X-X du moule 12. Selon l'invention, cette pièce modèle I comprend un ou plssieursùms 8a,Sb réalisés de manière à contourner les noyaux 5, qui seront disposés dans le moule aux endroits correspondants à la partie creus-e 4 comme cela est clair en comparant les figures 1 et 2, et à alimenter ainsi la partie 3 de l'article rendue inaccessible par masquage par les noyaux 5, par rapport à l'axe de rotation vertical X-X lors de la coulée du matériau liquide par le canal central 10 selon l'axe verticalX-X de centrifugation. On peut noter que selon un mode de réalisation particulier, on prévoit la pièce modèle,par conséquent le moule, comme on le voit bien en référence aux figures 1 et 2, avec un ou plusieurs bras d'alimentation 8 (en ltoccurence 2 bras 8a, Sb d'alimentation > en matériau liquide au-dessous de la pièce modèle 2, et par conséquent de la cavité 14 du moule. Par ailleurs, selon une autre variante de réalisation représentée à la figure 3, on prévoit le moule 40 avec une cavité 42 comprenant un ou plusieurs bras d'alimentation 44, 46 débouchant respectivement au-dessus et au-dessous de la cavité 42 du moule 40. On comprendra que la pièce modèle est réalisée de manière correspondante, et ceci afin d'alimenter correctement du matériau liquide aux parties masquées 48, 50 rendues inaccessibles par masquage par les noyaux 52, 54. Enfin, on notera à partir des figures I à 3 qu'on réalise la pièce modèle, et donc la cavité du moule, de façon à voir la partie de plus grand diamètre de la pièce dirigée vers le haut par rapport à l'axe de rotation du moule. En outre selon une autre caractéristique de l'invention, les noyaux 5,52, 54 sent réalisés en d use ou en enmgidaN dv approprié. Par ailleurs, selon une autre caractéristique importante de l'invention, on prévoit la pièce modèle I avec une surépaisseur progressive depuis le plus grand diamètre de la pièce modèle en direction de la partie de la pièce de plus petit diamètre. On comprendra donc - aisément qu'en fonctionnement on obtient le procédé précédemment décrit et qui ressortira mieux à partir de la description du procédé de coulage décrit en référence à la figure 2, étant donné que celui-ci s'applique évidemment à celui de la figure 3. On met en rotation selon l'axe de rotation vertical X-X le moule 12 à une vitesse pouvant atteindre 300 tours par minute, après avoir disposé au préalable tous les noyaux requis tel que les noyaux 5, On introduit ensuite par le canal d'alimentation central 10 un métal à l'état liquide approprié, tel que de la fonte ou de l'acier, qui, sous l'effet de la gravité et de la force centrifuge horizontale produite,s'écoule progressivement dans le sens des flèches A, puis B, et C, successivement. On peut donc constater que par la présence des deux bras d Rimentation 9a et 9b, réalisés de manière à contourner les noyaux 5, , on arrive à remplir correctement d'une part la cavité 14, la partie périphérique 16 mais aussi et surtout l'espace annulaire 18 précédemment rendu inacessible ou difficilement accessible par la présence des noyaux 5, dans la cavité 14 du moule. Comme dans la technique classique de centrifugation, on maintient le moule à sa vitesse de rotation jusqu'à la solidification complète du métal introduit. Comme mentionné précédemment, étant donné qu'on a prévu dans la pièce modèle une surépaisseur progressive depuis la partie de plus grand diamètre ;Zusqu'à la partie de plus petit diamètre, on obtiendra une solidification dirigée depuis l'extérieur de la pièce vers le centre. On notera que gracie à la prévision des bras d'alimentation 9a, 9b en dessous de la cavité 14, c'est-à-dire en dessous de l'article à mouler, lors du refroidissement progressif du métal, le liquide continu à descendre progressivement dans le sens des flèches pour remplir complètement tous les espaces eut aboutir ainsi au coulage d'un article ayant un tracé parfait ne nécessitant pas d'usinage, et ce avec une bonne reproductibilité des conditions de moulage et de coulée. Après démoulage, il suffira alors de couper les masselottes correspondant au canal central d'alimentation 10 et ambras 9a, 9b. On note donc que les opérations -ébarbage et di'usinage de l'article ioulé sont très sensiblement rdduites. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu' à titre d'exemple. En particulier, l'invention comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi quels combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'articles ou pièces en tout matériau coulable, de préférence métallique et ayant des formes complexes dans un moule, selon lequel on prépare d'une part une pièce modèle destinée à obtenir la cavité du moule dans laquelle lesdits articles seront coulés les dimensions de ladite pièce modèle comportant une certaine surépaisseur pour tenir compte notamment du retrait éventuel du matériau au cours du refroidissement, et d'autre part, on réalise le moulage selon la technique dite de centrifugation verticale en animant le moule d'un mouvement de rotation selon un axe vertical et en introduisant le matériau liquide à mouler, de préférence un métal ou un alliage, par un canal d'alimentation central réalisé dans le moule selon cet axe vertical et débouchant dans la paroi supérieure stVou inffl e de ladite cavité, caractérisé en ce qu' en vue de réaliser qes articles ou pièces comportant des parties creuses ou éventuellement évidées, bien faites et de tracé parfait ne nécessitant pas au peu d'usinage avec une bonne reproductibilité des conditions de moulage et de coulée, jusqu'alors impossible à réaliser par ladite méthode de centrifugation à cause de la présence de noyaux aux endroits correspondants auxdites parties creuses ou évidées dans ladite cavité, on prévoit ladite pièce modèle, et par conséquent le moule, avec un ou plusieurs bras réalisés de manière à contourner lesdits noyaux destinés à former les parties creuses ou évidées des articles moulés et à alimenter ainsi les parties desdits articles rendus inaccessibles ou difficilement accessibles par masquage par les noyaux par rapport à l'axe de rotation verticale lors de la coulée du matériailiquide selon l'axe vertical de centrifugation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit la pièce modèle et par conséquent le moule avec un ou plusieurs bras d'alimentation en matériau liquide au-dessus et/ou au-dessous de la pièce modèle, et par conséquent de la cavité du moule. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, en vue de dirlger la solidification de l'article coulé de l'extérieur dudit article vers le centre de celuici, on prévoit la pièce modèle avec une surépaisseur progressive depuis le plus grand diamètre de ladiipièce modèle en direction de la partie de la pièce de plus petit diamètre. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise la pièce modèle (et donc la cavité du moule), de façon à avoir la partie de plus grand diamètre de la pièce dirigée vers le haut par rapport à l'axe de rotation du moule. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédeltes, caractérisé en ce qu'il est appliqué au moulage de pièces de pompe telles que des roues formant rotor . 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise comme noyau des noyaux en céramique ou en matériau dur approprié. 7. Appareil notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un moule pourvu d'une cavité de coulage d'un matériau liquide à mouler, monté rotatif selon un axe de rotation vertical et comportant un canal d'alimentation central de ladite cavité disposé selon ledit axe de rotation, caractérisé en ce que, des noyaux étant positionnés dans le moule pour la réalisation de parties correspondantes creuses ou évidées dans les articles moulés, ledit moule comprend au moins partiellement dans sa masse un ou plusieurs bras ou voies d'alimentation en matériau liquide des parties de la cavité masquée par lesdits noyaux partant depuis sensiblement l'axe de rotation et débouchant dans ladite cavité au-delà desdits noyaux. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ou lesdits bras d'alimentation sont réalisés dans le moule pour déboucher au-dessus et/ou au-dessous de la cavité du moule. 9. Appareil selon la revendication 7 ou 8, pour le moulage de pièce de pompe telles que des roues formant rotor et comportant à titre de parties masquées par les noyaux par rapport à l'axe de rotation vertical un espace annulaire masqué, caractérisé en ce qu'on prévoit 1 ou plusieurs bras d'alimentation en matériau liquide débouchant dans la cavité du moule au-dessous de ladite cavité et éventuelle- ment dans le cas de la présence d'un deuxième esspace annulaire , également 1 ou plusieurs autres bras d'alimentation débouchant au-dessus de la cavité du moule dans ledit deuxième espace annulaire masqué par des noyaux. 10. Pièce modèle pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractéri sien en ce qu'elle est telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 4.