Brevet FR2526691A1 — publié le 19831118

La présente invention concerne un procédé de coulée basse pression, suivant lequel du métal en fusion est introduit par l'intermédiaire d'une colonne montante par le bas dans un moule de coulée divisé horizontalement L'inven- tion concerne également un moule de coulée pour la mise en oeuvre de ce procédé. Par rapport à la coulée par gravité classique, la coulée ascendante conforme au procédé de coulée basse pression offre des avantages importants Ainsi le métal en fusion n'entre pas en contact avec l'oxygène de l'air sur le trajet entre la cuve du four sous pression et le moule La colonne montante du four sous pression, qui s'applique inférieurement contre l'orifice d'admission prévu à la partie inférieure du moule, se termine à proximité du fond o est disposé la plupart du temps l'inducteur de sorte qu'avantageusement l'extraction du métal en fusion se produit dans la zone la plus chaude En outre aucune impureté ne peut être entraînée depuis la surface du bain jusque dans le moule Avec la coulée basse pression, on ne rencontre également aucune difficulté concernant des différences de niveaux et de déviations de jets, comme cela se produit avec la coulée par gravité, car ces inconvénients peuvent être supprimés Un autre avantage consiste surtout en ce qu'il est possible de réduire considérablement la matière en circulation, principalement grâce au vidage automatique du canal d'admission,disposé verticalement, dans le four. Dans la demande de brevet allemand DE-AS 58 449, on décrit un procédé de coulée basse pression utilisé pour le remplissage de moules divisés verticalement et d'un moule conforme au préambule Dans des moules de coulée comportant un plan vertical de séparation, on peut établir des conduits de coulée dirigés en oblique vers le bas vers les cavités de moule et qui peuvent également servir de nourrices De tels conduits inclinés de coulée ne peuvent être établis dans des moules divisés horizontalement, qui sont le plus fréquemment utilisés Conformément à la demande de brevet allemand déjà citée, plusieurs conduits de coulée de petite section relient le canal d'admission avec la cavité de moule La pression exercée sur la surface du bain de métal dans le four sous pression doit être maintenue, après le processus de remplissage, jusqu'à ce que les conduits de coulée soient obturés, c'est-à-dire jusqu'à ce que le métal en fusion se trouvant dans les conduits se soit solidifié. C'est alors seulement que le métal en fusion se trouvant dans le canal d'admission doit retomber dans le four Il en résulte d'assez longues périodes d'attente qui se traduisent par une diminution du rendement En outre on ne peut éviter le risque qu'il se produise des baisses de pression provo- quant une décharge de métal en fusion. L'invention a en conséquence pour but de créer un procédé de coulée basse pression ne comportant pas les inconvénients précités et qui permette un mode opératoire rapide, simple, sûr et économique tout en conservant les avantages intrinsèques de la coulée basse pression. Selon une particularité du procédé, le métal en fusion est canalisé par l'intermédiaire d'un trop-plein dans au moins une cavité de moule, le trop-plein étant situé entre le côté arrière supérieur du moule et le point le plus haut de la cavité de moule ou de la nourrice. Selon une particularité du moule pour la mise en oeuvre du procédé, celui-ci comprend un évidement non tra- versant ménagé dans la partie supérieure du moule, partant du plan horizontal de séparation et qui est relié, par l'intermédiaire d'un conduit de coulée placé dans le plan de séparation, avec au moins une cavité de moule, ainsi qu'un noyau pénétrant dans cet évidement et qui constitue en coopé- ration avec l'évidement un canal en forme de siphon pour le métal en fusion arrivant par l'orifice d'admission, et en ce qu'il est prévu dans la zone de l'extrémité supérieure du noyau un trop-plein qui est placé entre le côté arrière supé- rieur du moule et le point le plus haut de la cavité de moule ou de la nourrice. Selon d'autres particularités du moule a) le noyau s'appuie sur la partie inférieure du moule et comporte un trou vertical de traversée qui est relié à l'orifice d'admission; b) le noyau s'applique à plat contre la paroi intérieure de l'évidement et il est prévu dans la zone de délimitation du noyau et de la partie supérieure du moule au moins un canal de trop-plein et un canal de descente c) le noyau a une forme tronconique d) le canal de trop-plein et le canal de descente sont ménagés dans la paroi extérieure du noyau; e) le canal de trop-plein et le canal de descente sont ménagés dans la paroi de l'évidement; f) le noyau est un tube cylindrique qui constitue avec la paroi de l'évidement une cavité de forme annulaire. Le mode de travail est rapide car on ne doit pas attendre une solidification Il est simple du fait qu'on peut se passer d'un poussoir dans le système d'admission, d'un mécanisme de basculement de poche et d'un tampon d'obtu- ration dans la poche Il est en outre plus sûr car on évite le risque d'une interruption de pression et il est rentable du fait qu'on peut réduire la matière en circulation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 représente un premier mode de réalisation d'un moule utilisé dans une installation de coulée basse pression, la fig 2 représente un noyau intervenant dans le moule de coulée de la fig 1, et la fig 3 représente un second mode de réalisation. La fig 1 représente, dans un châssis de moule 1, un moule de coulée au sable divisé horizontalement en une partie supérieure 2 et une partie inférieure 3 pour la coulée d'un métal ferreux en fusion Dans cet exemple, la partie inférieure 3 du moule est traversée au milieu par un canal d'admission 6 dont l'orifice d'admission 7 s'applique, pendant le processus de remplissage, contre la colonne montante 7 a d'une cuve de coulée basse pression 8 La voie d'entrée 12 et le dispositif de pesée 13 sont indiqués schématiquement Dans la partie supérieure 2 du moule, il est prévu, coaxialement au canal d'admission 6, un évidement 11 non traversant, partant du plan horizontal de séparation et qui est relié, par l'intermédiaire de conduits de coulée 14 et d'une nourrice 15 situés dans le plan de séparation 10 ( c'est-à-dire coupant ou touchant le plan de séparation >, avec deux cavités 18 du moule Un noyau 19, représenté séparément sur la fig 2, pénètre dans cet évide- ment 11 et s'applique à plat contre la paroi de l'évidement. Le noyau 19 est avantageusement pourvu, en vue de sa mise en place, d'une forme tronconique et il comporte au milieu un trou traversant 22 orienté verticalement Le noyau 19 s'appuie sur la partie inférieure 3 du moule de façon que sa position soit fixée Dans la zone de délimitation du noyau 19 et de la partie supérieure 2 du moule, il est prévu pour chaque cavité de moule 18 un canal de trop-plein 23, égale- ment indiqué schématiquement, et un canal de descente 24. Dans l'exemple représenté, les canaux 23, 24 sont ménagés dans la paroi extérieure du noyau Il est cependant également possible de ménager ces canaux 23, 24 dans la paroi de l'évidement 11. Le mode opératoire est le suivant Du métal en fusion est refoulé par mise en pression de la surface du bain placé dans la cuve de coulée sous basse pression, par l'intermédiaire d'une colonne montante, dans le canal d'admission 6 et dans le trou 22 Ensuite le métal en fusion passe par le trop-plein 23, le canal de descente 24 et le conduit de coulée 14 pour arriver dans la cavité de moule 18 et dans la nourrice 15, le noyau 19 constituant en coopération avec l'évidement 11 un canal en forme de siphon 6, 22, 23, 24, 14 par lequel le métal en fusion parvient dans la nourrice 15 ou la cavité de moule Un canal d'évent 28 part verticale- ment vers le haut de la nourrice 15 jusqu'au côté arrière supérieur 27 du moule La mise en pression est maintenue jusqu'à ce qu'un indicateur optique de niveau 31 signale que la nourrice 15 et le canal d'évent 28 sont remplis Le niveau du métal baisse lors de la suppression de la pression de sollicitation dans le trou 22 et dans le canal d'admission 6 de sorte que ces parties sont vidées Pour faire en sorte que la nourrice 15 ou la cavité de moule 18 puisse être complètement remplie de métal en fusion, le trop-plein 23 doit être placé entre le point le plus haut de la cavité de moule ou de la nourrice et le côté arrière supérieur 27 du moule Après que le métal en fusion se trouvant dans le trou 23 et le canal d'admission 6 est retombé dans la cuve, le canal de descente 24 reste rempli. La fig 3 représente un mode de réalisation dans lequel le noyau a la forme d'un tube cylindrique 34, qui est formé de sable à noyau ou de céramique Le tube 34 comporte une bride 35 qui s'adapte exactement dans un évide- ment correspondant et qui est fixée sans possibilité d'échap- pement par la partie inférieure 3 du moule Le tube 34 est lisse, indépendamment de la partie en forme de bride, de sorte que le risque d'un endommagement du moule lors de l'introduction du noyau est réduit Le trop-plein est formé par son extrémité supérieure Après suppression de la pression, du métal en fusion reste dans la cavité 38 de forme annulaire existant entre le tube 34 et la paroi de l'évidement 11 Cette cavité 38 peut être dimensionnée de manière à rendre superflue la prévision d'une nourrice séparée, par exemple en choisissant une forme circulaire pour la section du tube 34 et une forme elliptique pour la section de l'évidement 11. La hauteur de descente correspond à la hauteur du noyau 19, 34 et on peut la choisir en correspon- dance à la forme de la cavité de moule ou de la nourrice. Par comparaison à la coulée par gravité, la hauteur de descente est bien plus faible. Les moules représentés peuvent être des moules sans châssis ou bien des moules avec châssis Confor- mément à l'invention, on peut remplir non seulement des moules en sable mais également des moules en métal Il est également possible d'envisager d'autres formes de noyau ainsi le noyau pourrait avoir la forme d'une plaque qui serait mise en place verticalement dans l'évidement 11 de façon à constituer deux canaux orientés verticalement, le point le plus haut de la plaque, c'est-à-dire son côté frontal, comportant à nouveau un trop-plein et l'un des canaux étant relié au canal d'admission 6, et l'autre canal au conduit de coulée 14. REVENDICATIONS 1 Procédé de coulée basse pression suivant lequel du métal en fusion est introduit par l'intermédiaire d'une colonne montante par le bas dans un moule de coulée divisé horizontalement, procédé caractérisé en ce que le métal en fusion est canalisé par l'intermédiaire d'un trop- plein dans au moins une cavité de moule, le trop-plein étant situé entre le côté arrière supérieur du moule et le point le plus haut de la cavité de moule ou de la nourrice. 2 Moule de coulée pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un évidement ( 11) non traversant ménagé dans la partie supérieure ( 2) du moule, partant du plan horizontal de sépa- ration ( 10) et qui est relié, par l'intermédiaire d'un conduit de coulée ( 14) placé dans le plan de séparation, avec au moins une cavité de moule ( 18), ainsi qu'un noyau ( 19, 34) pénétrant dans cet évidement et qui constitue en coopération' avec l'évidement ( 11) un canal en forme de siphon ( 6, 22, 23, 24, 14) pour le métal en fusion arrivant par l'orifice d'admission ( 7), et en ce qu'il est prévu dans la zone de l'extrémité supérieure du noyau un trop-plein ( 23) qui est placé entre le côté arrière supérieur ( 27) du moule et le point le plus haut de la cavité de moule ( 18) ou de la nourri- ce ( 15). 3 Moule de coulée selon la revendication 2, caractérisé en ce que que le noyau ( 19, 341 s'appuie sur la partie inférieure ( 3) du moule et comporte un trou vertical de traversée ( 22) qui est relié à l'orifice d'admission ( 7). 4 Moule de coulée selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le noyau ( 19) s'applique à plat contre la paroi intérieure de l'évidement ( 11) et en ce qu'il est prévu dans la zone de délimitation du noyau et de la partie supérieure ( 2) du moule au moins un canal de trop-plein ( 23) et un canal de descente ( 24). 5 Moule de coulée selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le noyau a une forme tronconique. 6 Moule de coulée selon l'une des revendica- tions 4 ou 5, caractérisé en ce que le canal de trop-plein ( 23 et le canal de descente ( 24) sont ménagés dans la paroi extérieure du noyau. 7 Moule de coulée selon l'une des revendica- tions 4 ou 5, caractérisé en ce que le canal de trop-plein ( 23) et le canal de descente ( 24) sont ménagés dans la paroi de l'évidement ( 11). 8 Moule de coulée selon l'une des revendica- tions 2 ou 3, caractérisé en ce que le noyau est un tube cylindrique ( 34) qui constitue avec la paroi de l'évidement ( 11) une cavité ( 38) de forme annulaire.