Brevet FR2524831A1 — publié le 19831014

La présente invention concerne le domaine de la fonderie et en particulier les matériels de fonderie pour la production de gros moulages à parois minces pourvues de nervures et de bossages locaux du type coque tridimensionnelle, et a notamment pour objet une machine a mouler par refoulage. L'invention peut être appliquée avec une efficacité maxiamie au processus de moulage par refoulage de pièces du genre indiqué et assurer l'obtention, avec une grande précision géométrique, de la partie des moulages indiqués qui constitue la pièce moulée proprement dite. La production de pièces du type grosses coques tridimensionnelles et de plaques se heurte à des difficultés notables, liées à la nécessité d'assurer une grande précision géométrique des surfaces. De telles pièces sont actuellement fabriquées soit sous forme de structures réalisées par assemblage d'éléments constitutifs exig mt un travail considérable d'usinage par enlevement de matière aux joints de ces éléments et une technologie ramifiée d'assemblage subséquent de ces éléments en un ensemble unique (rivetage, soudage, brasage, etc.), soit sous la forme de grossesstructurç monoblocs à parois épaisses.Dans le cas de l'assemblage de pièces constitutives, celui-ci donne lieu à une grande perte de précision de la position relative des surfaces des éléments constitutifs , tant au cours de l'assemblage definitif qu'après cet assemblage, due, par exemple, aux relaxations élastiques des surfaces immobilisées par les dispositifs de serrage lors de l'assemblage, et a l'incurvation de ces surfaces sous l'effet de contraintes internes engendrées par les transformations structurales se produisant dans la matière de la pièce lors de l'assemblage. La perte de précision se produit aussi dans les pièces monoblocs obtenues à partir des moulages à parois épaisses.Elle est principalement déterminée par la grande dispersion des cotes, due a la vibration du voile mince de la pièce, provoquée par l'application de l'effort de l'outil de coupe lors de l'usinage de finition par enlèvement de copeaux. Ces difficultés dans l'obtention d'une grande précision géométrique des pièces du type considéré ont pu être diminuées, ces derniers temps, en fabriquant les grosses pièces moulées monoblocs par coulée avec refoulage, permettant d'obtenir les parois minces finies avec de faibles tolérances d'épaisseur et avec une grande précision géométrique du contour des surfaces. Ceci permet d'utiliser ensuite les pièces moulées ainsi obtenues pratiquement sans usinage ultérieur par enlèvement de copeaux de la plus grande partie des surfaces venues de fonderie, usinage qui était toujours exécuté jusqu'à présent.L'usinage par enlèvement de copeaux n'est exécuté que sur un pourcentage insignifiant de toute la surface du moulage, en des endroits localisés pour l'assemblage de la pièce obtenue aux autres pièces de l'ensemble. Dans la coulée industrielle des gros moulages à parois minces par le procédé de refoulage, une grande extension a été donnée a la machine à mouler à rapprochement des demi-moules par translation plane. Cette machine (cf. "Les moules de fonderie pour alliages non-ferreux ; Album de conceptions" par Vinogradov V.N., Moscou. Mashinostroenie, 1981, planche 28) se compose d'un bâti composite,dans la partie centrale duquel est iront ize le socle du moule, de deux manants déplaces par des verins suivant des glissières a large écartement, realiC-s sur la surface sunErieure des Gel-= parties d'extrcmitS du bâti, le long de l'axe longitudinal de la machine. Chaque montant supporte un porte-moule sur lequel est monté fixe l'un des demi-moules.Les demi-moules se déplacent avec leur surface inférieure sur le soche du moule. Le portemoule peut se déplacer par rapport à son montant à l'aide de la tige d'un vérin supplémentaire, dont le cylindre est fixé au montant, en assurant ainsi, par l'intermédiaire d'un système de poussoirs incorporés horizontalement dans le demi-moule, la retenue du moulage dans le plan axial vertical en travers de la machine lors du recul des demi-moules ouvrants à leur position initiale apres la mise en forme du moulage. Les joints latéraux des demi-moules ouvrants sont obturés par des joues d'étanchéité oscillantes, qui ont des actionneurs individuels sous forme de vérins dont les tiges sont respectivement accouplées aux joues par des articulations, et dont les cylindres ont la possibilité d'osciller par rapport au porte-moule de la machine.La moule comporte une broche de centrage montée dans son socle, suivant l'axe de la partie médiane du bâti de la machine. Cette broche reçoit le noyau de sable mettant en forme les surfaces intérieures du moulage. La mise en forme du moulage s'effectue par rapprochement en synchronisme des demi-moules ouvrants vers le plan axial du moule où le noyau est fixé directement sur la broche de centrage, ce rapprochement assuré par les organes actifs dé la machine produisant le refoulage de la dose de métal liquide coulée dans la partie réceptrice inférieure de la cavité du moule et sa répartition dans la cavité du moule sur toute sa hauteur et dans toutes ses sections. La synchronisation du déplacement des montants avec les demi-moules lors de la mise en forme du moulage est assurée par le circuit hydraulique de la machine. Un facteur important en ce qui concerne l'obtention d'une grande précision géométrique de la pièce moulée a parois minces du type coque tridimensionnelle, dans le moulage par refoulage, est l'obtention d'une grande précision d'orientation relative des parties mobiles du moule, qui mette,ten forme les surfaces extérieures du moulage, et du noyau, qui met en forme ses surfaces intérieures, au cours du processus de moulage, car c'est la position finale des parties du moule mettant le moulage en forme qui détermine essentiellement les paramètres de précision de la pièce moulée fabriquée. La présence de métal liquide dans la zone du plan de joint des éléments mobiles du moule exclut la possibilité d'y placer des dispositifs fiables pour l'orientation relative de ces éléments.L'orientation des éléments du moule avec une grande précision entre eux et par rapport à la broche ne peut être obtenue d'une manière fiable qu'en assurant une grande précision de la direction de déplacement des organes mobiles de la machine, portant les éléments mobiles respectifs du moule. Les écarts de la direction de déplacement des demi-moules doivent être inférieurs aux tolérances sur l'épaisseur de paroi du moulage à fabriquer. Un facteur non sans importance dans l'obtention d'une grande précision géométrique des moulages a parois minces à fabriquer est la séparation sans déformation de la surface extérieure de moulage obtenu d'avec les surfaces des demi-moules ouvrants l'ayant mise en forme, au moment où ces demi-moules reculent vers leur position initiale, ainsi que la séparation sans déformation de la partie inférieure du moulage d'avec le socle du moule au moment où le moulage est définitivement extrait du moule. Toutefois, les machines à rapprochement des demimoules par translation parallèle, employées pour mouler par refoulage de grosses pièces à parois minces, ne permettent pas d'atteindre une grande précision d'orientation relative des parties du moule, ce qui entraîne une basse précision géométrique du moulage fabriqué. Ceci résulte de la présence dans la machine d'un grand nombre de glissières de conceptions variées, sur le bâti, les montants et les porte-moule, qui fonctionnent dans les conditions de la fonderie avec une perte de précision déterminée et qui, en conjugaison, ont une influence marquée sur la précision de la direction de déplacement et sur le positionnement des demi-moules ouvrants par rapport à l'axe du noyau du moule. En outre, par suite de l'application irrégulière de l'effort aux poussoirs incorporés dans les demi-moules pour la retenue du moulage lors du recul des demi-moules à leur position initiale, après la mise en forme du moulage, et de l'asynchronisme qui en résulte dans le fonctionnement des poussoirs, on observe dans les machines à mouler par refoulage employées une déformation des attaques plates verticales du moulage, par rapport au plan de joint du moule, provoquant une déformation des parois de la partie du moulage liée à ces attaques et constituant la pièce moulée à parois minces proprement dite, c'est-à-dire qu'il se produit un abaissement de la précision géométrique de la surface extérieure sur le moulage fabriqué.Le même phénomène est aussi observé quand le moulage fabriqué est enlevé de dessus le socle du moule a l'aide d'un appareil de levage courant, avant son dégagement du demi-moule. Le but de l'invention est donc de créer une machine a mouler par refoulage de conception telle qu'elle n'ait qu'un seul élément de guidage et de positionnement, permettant de rendre solidaires en un seul bloc les éléments de la machine déterminant en conjugaison la précision de positionnement des parties mobiles du moule par rapport a l'axe du noyau. La solution consiste en une machine à mouler par refoulage, comprenant un bâti sur lequel est monté fixe le socle du moule,se composent d'un noyau fixé sur une broche de centrage qui est rigidement fixée audit socle, d'un jeu de demi-moules ouvrants montés sur ledit socle de façon qu'ils puissent se déplacer autour du noyau, et de joues d'étanchéité montées à l'extérieur des demimoules dans la zone de leur plan de joint, chaque demimoule étant rigidement accouplé à sonpropre porte-moule, qui est lié à un montant placé sur le bâti, et étant équipé de poussoirs avec leurs propres actionneurs pour le séparer du moulage, machine dans laquelle, d'après l'invention, est prévue au moins une barre rendant les montants solidaires l'un de l'autre, disposée sur la surface du bâti côté socle du moule, suivant son axe longitudinal, entre le bâti et ledit socle, et constituant, d'une part, un élément de centrage commun auxdits montants, dans lesquels sont ancrés ses bouts, et au socle du moule, le long duquel elle se trouve, ainsi qu'a la broche de centrage, dont le bout inférieur lui est assemblé, et, d'autre part, un élément de guidage suivant l'axe longitudinal dans le plan vertical pour les porte-moule , qui sont montés de façon qu'ils puissent se déplacer suivant cet élément à l'aide de leurs propres actionneurs réalisés sous forme de vérins, chaque montant étant lié à son porte-moule respectif par des glissières assurant son déplacement suivant l'axe longitudinal dans le plan horizontal. Ceci permet d'obtenir une grande précision de la direction de déplacement des porte-moule mobiles, auxquels sont rigidement accouplés les demi-moules ouvrants du moule et, par cela-même, d'abaisser l'erreur de positionnement des surfaces des demi-moules ouvrants, mettant le moulage en forme, par rapport à l'axe du noyau monté sur le socle du moule,tant lors du réglage des éléments de la machine à mouler, qu'au moment final finalde la mise en forme du moule. En définitive, cela se traduit par une élévation notable de la précision géometrique do la surface extérieure scr les r-suleves fzDrigues ot de l'épaisseur de leurs parois. Il est avantageux de loger verticalement dans le canal débouchant de la broche de centrage fixée au socle du moule et, partiellement dans le canal de la barre rendant les montants solidaires l'un de l'autre, le long de l'axe de ces canaux, le poussoir d'un mécanisme pour la séparation de la partie inférieure du moulage fabriqué d'avec le socle du moule, de telle façon que le bout inférieur du poussoir coopère avec la tige d'un vérin, et son bout supérieur, avec le noyau du moule monté sur la broche de centrage. Grâce au mode rationnel de transmission de l'effort de poussée de la tige du vérin au moulage à parois minces par l'intermédiaire du noyau, lors de la séparation de ses surfaces inférieures d'avec le socle, avant son dégagement du moule, et grâce à la distribution uniforme de l'effort de poussée sur toute la surface du voile mince du moulage qui en résulte, il devient possible d'enlever le moulage fabriqué sans provoquer de déformations et de conserver la haute précision géométrique obtenue lors de sa mise en forme. De plus, il est avantageux que, dans le mécanisme séparant la surface extérieure du moulage fabriqué d'avec les demi-moules lors de leur recul à la position initiale, le cylindre.du vérin soit monté de façon qu'il puisse se déplacer suivant la tige de l'actionneur de-déplacement du porte-moule, que le piston de ce vérin soit rigidement accouplé à cette tige, la surface du cylindre mobile côté demi-moule étant équipée de poussoirs, et que les demimoules aient des trous correspondant à ces poussoirs, qui y sont engagés et coopèrent avec le moulage fabriqué. Cela donne une possibilité supplémentaire d'assurer le fonctionnement en synchronisme des poussoirs coopérant avec le moulage lors de sa séparation d'avec la surface extérieure des demi-moules, ainsi que de distribuer uni formément aux poussoirs l'effort de poussée et, par cela même, d'éviter la deformation de la paroi du moulage mince lors du recul des demi-moules par rapport à l'axe du socle, et de conserver ainsi la grande précision géométrique obtenue lors de la mise en forme. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemplesnon limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une machine à mouler par refoulage conforme à l'invention (vue en perspective axonométrique) - la figure 2 représente une variante conforme à l'invention de réalisation de l'actionneur du mécanisme séparant la surface extérieure du moulage fabriqu d'avec le demi-moule (vue er perspective axonomFtrique) - la figure 3 représente une variante conforme à l'invention du mécanisme séparant la surface inférieure du moulage fabriqué d'avec le socle du moule (vue en perspective axonométrique). La machine à mouler par refoulage, faisant l'objet de l'invention, comprend, comme montré sur la figure 1, un bâti 1, des montants 2 placés sur le bâti 1 et rendus solidaires l'un de l'autre par une barre 3 située sur la surface du bâti 1 côté socle 4 du moule, lequel est posé sur ce bâti 1 de façon qu'il soit centré le long de son axe longitudinal par ladite barre 3. La barre 3 est fixée par ses bouts dans les montants 2 et constitue pour ces montants 2 un élément de centrage dans la direction de l'axe longitudinal du bâti 1. Le socle 4 du moule comporte une broche de centrage 5 sur laquelle le noyau 7 est monté à l'aide de sa carcasse 6. Le bout inferieur de la broche 5 est centré dans un alésage 8 usiné dans la zone centrale de la barre 3. Les montants 2 ont des glissières 9 situées dans le plan horizontal 0-0, parallèlement à l'axe longitudinal de la machine, et sur lesquelles des porte-moule 10 sont montés de façon qu'ils puissent coulisser. Les glissières 9 des montants 2 sont réalisées, comme montré sur la figure 1, sous la forme de languettes. Les éléments des portemoule 10 qui leur sont conjugués sont des rainures dont les flancs supérieurs et inférieurs embrassent les flancs correspondant des languettes. La disposition des éléments de guidage peut être inverse, c'est-à-dire que les languettes peuvent être réalisées sur les porte-moule 10, et les rainures conjuguées, sur les montants 2.En outre, les glissières peuvent aussi être constituées par des surfaces cylindriques et se présenter sous la forme de tiges-glissières et de douilles (non représentées sur les figures), appartenant, les unes, au montant, et les autres, au porte-moule, ou inversement. Dans le plan vertical 01-01 le long de l'axe de la machine, les porte-moule 10 ont encore un guidage, le long de la barre 3. Le déplacement des porte-moule 10 par rapport aux montants 2, suivant l'axe du bâti 1, s'effectue au moyen des actionneurs 11, qui peuvent être réalisés, notamment, sous la forme de vérins dont les tiges 12 sont respectivement accouplées aux porte-moule 10, et les cylindres 13, aux montants 2. Les porte-moule 10 reçoivent respectivement les demi-moules ouvrants 14 du jeu constituant le moule, ces demi-moules 14 s'appuyant sur la surface supérieure du socle 4. Au plan de joint, l'écartement des demi-moules est obturé par des joues 15d'étanchéité. Pour séparer la surface extérieure du moulage fabriqué d'avec la surface des demi-moules 14 l'ayant mise en forme, la machine à mouler par refoulage peut être équipée d'un mécanisme (figure 2) réalisé sous la forme de vérins 16 dont les cylindres 17 sont montés mobiles sur les tiges 12 des actionneurs 11 déplaçant les portemoule 10, et dont les pistons i8 sont solidaires de ces tiges 12. Les cylindres mobiles 17 sont équipés de poussoirs 19 qui passent à travers des trous débouchants 20 ménagés dans les demi-moules 14, et viennent buter contre la surface du moulage mis en forme. La machine à mouler par refoulage peut en outre tré équipée d'un mécanisme séparant la surface inférieure du moulage d'avec la surface du socle 4 du moule (figure 1 et figure 3), réalisé sous la forme d'un poussoir 21 monté dans le canal débouchant 22 de la broche de centrage 5 du socle 4 du moule, de façon qu'il puisse coulisser le long de l'axe de ce canal, le bout inférieur de ce poussoir coopérant avec la tige 23 d'un actionneur 24 prévu pour son déplacement, et son bout supérieur, avec la carcasse 6 du noyau 7. L'actionneur 24 du poussoir 21 peut être un vérin pneumatique ou hydraulique, un vérin à vis et crémaillère actionné par un moteur électrique, etc., c'est-à-dire un actionneur quelconque du type poussant, produisant un effort suffisant pour arracher du socle 4 du moule la base du moulage fabriqué. La machine fonctionne de la façon suivante. On monte le socle 4 du moule sur le bâti 1, dans sa partie centrale, avec centrage d'après la barre 3. La broche 5 de centrage du socle 4 s'engage alors avec son bout inférieur dans l'alésage 8 usiné dans la zone centrale de la barre 3. Ceci fait, on fixe sur les porte-moule 10 les demi-moules 14, avec appui de ceux-ci sur le socle 4 du moule, après s'être assuré qu'ils sont réglés avec précision par rapport à l'axe de la broche 5 de centrage. Avant de couler le métal l'aide des actionneurs 11, on écarte les porte-moule 10 avec les demi-moules ouvrants 14 qui leur sont fixés. On fait déplacer les cylindres mobiles 17 des vérins 16 par rapport a leurs pistons 18, vers les montants 2. Les poussoirs 19 occupent alors dans les demi-moules 14 une position telle que leur surface en bout coincide avec la surface des demi-moules 14 mettant le moulage en forme. La tige 23 de l'actionneur 24 est rentrée, aussi la surface en bout supérieure du poussoir 21 est-elle en colncidence dans le canal 22 avec la surface en bout supérieure de la broche 5 de centrage du socle 4 du moule. Ensuite on monte sur la broche 5 de centrage du socle 4 du moule, le noyau 7 assemblé sur sa carcasse 6, puis, a l'aide des actionneurs 11 de déplacement des portemoule 10, on fait avancer les demi-moules 14 vers l'axe du noyau 7 jusqu'a ce que la distance entre eux prenne une valeur telle que le volume de la partie inférieure de la cavité du moule soit suffisant pour recevoir la dose de métal liquide nécessaire a la formation du moulage. Dans cette position, l'écartement entre les demi-moules 14 à leur plan de joint est obturé à l'extérieur par les joues 15 d'étanchéité. Ceci fait, on coule la dose de métal liquide dans la cavité du moule ainsi formée et on fait avancer les demi-moules 14 en synchronisme vers le noyau 7, ce qui provoque le refoulage vertical du métal. Quant les porte-moule 10 et les demi-moules 14 ont exécuté leur course complète, on les arrête, puis on les maintient à l'état immobile jusqu'à solidification totale du métal du moulage. Ensuite on écarte des demi-moules 14 les joues 15 d'étanchéité, puis on fait déplacer les cylindres mobiles 17 avec les poussoirs 19 vers le plan transversal axial de la machine. Les poussoirs 19 butent par leurs surfaces en bout contre la surface du moulage fabriqué, qu'ils retiennent avec le noyau 7 sur la broche 5 du socle 4 du moule ; les demi-moules-14 sont arrachés de la surface extérieure du moulage et les actionneurs 11 les ramènent à leur position de départ extrême. Ceci fait, à l'aide de l'actionneur 24, par déplacement de sa tige 23 en montée, on agit sur la carcasse 6 du noyau 7 par l'intermédiaire du poussoir 21 ; l'effort est transmis par le noyau 7 au moulage fabriqué et sépare sa surface inférieure du socle 4 du moule.On dégage le moulage de la broche 5 de centrage en commun avec le noyau 7 et sa carcase 6, à l'aide du pont roulant, en vue du dénoyautage, du masselottage et de l'ébavurage. Après dégagement du moulage, on ramène le poussoir 21 à sa position initiale. Les solutions techniques de l'invention exposées peuvent être appliquées à la fabrication des machines à mouler par refoulage avec rapprochement parallèle et angulaire des demi-moules pour la production de pièces moulées du type coques et plaques. L'application de la machine à mouler par refoulage de conception conforme à l'invention à la fabrication des gros moulage à parois minces du type coque tridimensionnelle permet d'obtenir des pièces moulées de grande précision géométrique. Ceci permet à son tour de supprimer au maximum l'usinage par enlèvement de matière des pièces de ce genre en vue d'obtenir les épaisseurs de parois et les contours de surface prescrits par le dessin de la pièce définitive, et, en conséquence,d'accroitre notablement le rendement en pièces saines, d'abaisser le prix de revient de leur fabrication. REVENDICATIONS 1.- Machine à mouler par refoulage, comprenant un bâti sur lequel est monté fixe le socle du moule, se composant d'un noyau fixé sur une broche de centrage qui est rigidemant fixée audit socle, d'un jeu de demimoules ouvrants montés sur ledit socle de façon qu'ils puissent se déplacer autour du noyau, et de joues d'étanchéité montées à l'exterieur des demi-moules dans la zone de leur plan de joint, chaque demi-moule étant rigidement accouplé à son propre porte-moule, qui est lié a un montant placé sur le bâti, et étant équipé de poussoirs avec leurs propres actionneurs pour le séparer du moulage, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins une barre (3) rendant solidaires l'un de l'autre les montants (2), disposée sur la surface du bâti (1) côté socle (4) du moule, suivant son axe longitudinal, entre le bâti (1) et ledit socle (4), et constituant, d'une part, un élément de centrage commun auxdits montants (2), dans lesquels sont ancrés ses bouts, et au socle (4) du moule, le long duquel elle se trouve, ainsi qu'à la broche (5) de centrage, dont le bout inférieur lui est assemblé, et, d'autre part, un élément de guidage suivant l'axe longitudinal dans le plan vertical pour les porte-moule (10), qui sont montés de façon qu'ils puissent se déplacer suivant cet élément à l'aide de leurs propres actionneurs (11), chaque montant (2) étant lié à son porte-moule (10) respectif par des glissières (9) assurant son déplacement suivant l'axe longitudinal dans le plan horizontal. 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un mécanisme séparant la partie inférieure du moulage fabriqué d'avec le socle (4) du moulue, ce mécanisme comprenant un poussoir (21) passant dans un canal débouchant (22) ménagé dans la broche de centrage (5) suivant son axe longitudinal et dans la barre (3), le bout inférieur de ce poussoir (21) coopérant avec la tige (23) d'un actionneur (24) assurant son déplacement, et son bout supérieur, avec le noyau (7). 3.- Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un mécanisme séparant la surface extérieure du moulage fabriqué d'avec le demi-moule (14), comprenant un vérin (16)dont le cylindre (17) est monté sur la tige (12) dudit actionneur (11)de déplacement du porte-moule (10), de façon qu'il puisse se déplacer suivant la tige (12), et dont le piston (18) est rigidement accouplé à cette tige (12), la surface du cylindre mobile (17) côté demi-moule (14) étant équipée de poussoirs (19) et le demi-moule (14) ayant des trous (20) correspondant a ces poussoirs (19) qui y sont engagés et coopèrent avec le moulage fabriqué.