Brevet FR2525935A1 — publié le 19831104

I L'invention concerne un procédé de fabrica- tion de moules et plus particulièrement, un procédé dans lequel on congèle du sable de moulage et par suite on le durcit. Récemment, on a de plus en plus tendance à fabriquer les moules en introduisant dans une boite à moule du sable de moulage contenant une quantité appro- priée d'eau pour faire un moule non durci, on retire le moule non durci de la boite de moule et ensuite, on pulvérise dessus un réfrigérant tel que l'azote liquide pour congeler l'eau contenue dans le sable de moulage et par suite le durcir Toutefois, ce genre de procédé présente divers inconvénients, étant donné que le moule non durci est susceptible d'être endom- magé ou détruit quand on le retire de la boite de moule On pulvérise le réfrigérant tel que l'azote liquide sur le moule non durci pour congeler et durcir celui-ci après l'avoir retiré de la boite de moule. Il est donc nécessaire de manipuler avec un grand soin le moule non durci et aussi d'utiliser des liants de manière à donner au moule une solidité suffisante pour qu'il supporte la manipulation. L'invention vise à résoudre les problèmes susdits de la technique antérieure et un but principal de l'invention est de fournir un procédé nouveau de fabrication de moules congelés par utilisation de sable de moulage contenant seulement une quantité appropriée d'eau, sans liants. Un autre but est de fournir un procédé d'obtention d'un moule présentant au préalable des surfaces durcies avant qu'on ne le retire d'une plaque- modèle ou d'une boite de moule. La figure 1 est une coupe d'un mode d'exé- cution de l'invention; les figures 2 et 3 sont des coupes respecti- ves d'autres modes d'exécution de l'invention; SR 1777 JP/JR les figures 4 et 5 des coupes d'autres moyens de refroidissement destinés à une boite métal- lique de moulage, à une plaque-modèle et à un chassis de moulage. Ci-après, on décrira l'invention à propos de modes d'exécution préférentiels La référence 1 désigne une table pouvant se mouvoir vers le haut ou vers le bas Une boîte métallique de moule fendue verticalement 2, présentant à son extrémité supérieure un orifice d'amenée 2 a destiné au sable de moulage, est placée sur la surface de la table 1 Des trous de ventilation 3 communiquant avec l'air extérieur sont percés dans les parois latérales et le fond d'une cavité intérieure de la boîte de moule 2 et un tampon d'évent 4 est adapté dans chaque trou de ventilation 3 pour former une surface au niveau de la surface de la cavité La référencé 5 désigne des tuyaux d'amenée d'azote liquide disposés sur le côté extérieur de la boite métallique de moule 2 Chaque tuyau d'amenée d'azote liquide 5 est supporté par un élément support 6 faisant saillie à la surface extérieure de la botte de moule 2, et muni de multiples buses de projection 7 également espacées sur le côté tourné vers la botte de moule 2 et présente aussi une extrémité communiquant avec un réservoir à azote liquide (non représenté). La référence 8 désigne une tête de soufflage (ou machine de soufflage) disposée au-dessus de la boite de moule 2 à l'opposé de la table 1 et elle est munie à son extrémité inférieure d'une partie de soufflage 8 a destinée au sable de moulage Du sable de moulage 9 contenant une quantité d'eau appropriée est stocké dans la tête de soufflage Avec cette disposition, comme le montre la figure 1, la botte métallique de moule 2 est retenue entre la table 1 et la tête de soufflage 8 et de l'azote liquide est pulvérisé par SR 1777 JP/ j:; 3 2525935 les buses 7 sur la surface supérieure de la boite de moule 2 de manière à la refroidir Quand la boite de moule 2 est refroidie à une température prédéter- minée, de l'air comprimé est amené à la tête de soufflage 8 et alors, le sable de moulage 9 contenant une quantité d'eau appropriée est soufflé dans la ca- vité intérieure de la botte de moule 2 à travers l'orifice de soufflage 8 a et l'orifice d'amenée 2 a de sable de moulage de sorte que la cavité de la botte 2 se remplit de sable de moulage Entre-temps, l'air comprimé se décharge à l'extérieur par les tampons d'évent 4 et les trous de ventilation 3. Une fois le processus de soufflage achevé, on fait descendre la table 1 pour séparer la boite de moule 2 de la surface inférieure de la tête de soufflage 8. Le sable de moulage est retenu dans cet état à l'intérieur de la botte de moule 2 pendant un laps de temps prédéterminé Ensuite, on congèle et on durcit à ses surfaces le sable de moulage contenu dans la botte de moule 2 de sorte que l'on obtient la résistance voulue pour supporter la manipulation. Ensuite, après avoir détaché des pinces non représen- tées et avoir ouvert la botte de moule 2, on retire le moule de celle-ci On place alors le moule dans une chambre de réfrigération afin d'en durcir l'inté- rieur et ensuite, on l'utilise comme moule congelé pour la coulée On décrit ci-après le résultat d'expériences utilisant le moule ainsi fabriqué. Les expériences 1 à 3 montrent d'abord les cas o la température de la boite métallique de moule est modifiée diversement. EXPERIENCE 1. On fabrique la boite métallique de moule 2 de manière à y définir une cavité de 50 mm de diamètre et 150 mm de hauteur On introduit dans cette boite SR 1777 JP/JR 4 2525935 du sable de silice fabriqué à Flattery, Australie et additionné de 3 % en poids d'eau, la surface de la boîte en contact avec le sable étant refroidie à -100 C Dans cette expérience, il faut 60 secondes pour que le moule puisse supporter la manipulation en vue du retrait. EXPERIENCE 2. On fabrique la botte métallique de moule de façon qu'elle présente une cavité de 50 mm de diamètre et 150 mm de hauteur on introduit dans cette botte du sable de silice fabriqué à Flattery, Australie et additionné de 3 % en poids d'eau, la surface de la boite en contact avec le sable étant refroidie à -30 *C Dans cette expérience, il faut 25 secondes pour que le moule puisse supporter la manipulation en vue de son retrait. EXPERIENCE 3. On fabrique la botte métallique de moule de façon qu'elle présente une cavité de 50 mm de diamètre et 150 mm de hauteur On introduit dans cette boite 1-d e dsiice fabriqué à Flattear 2525935 durcir les surfaces du moule en vue du retrait devienne plus court, de sorte que cet intervalle aussi est sans utilité dans l'usage pratique Les expériences 4 à 6, ci-après, montrent les cas o l'on modifie diversement la quantité d'eau ajoutée. EXPERIENCE 4. On fabrique la boite métallique de moule avec une cavité de 50 mm de diamètre et 150 mm de hauteur On y introduit du sable de silice fabriqué à Flattery, Australie et additionné de 2 % en poids d'eau, la boite étant refroidie à -300 C à sa surface en contact avec le sable Dans cette expérience, il faut 20 secondes pour que le moule puisse résister à la manipulation en vue du retrait. EXPERIENCE 5. On fabrique la boite avec une cavité de mm de diamètre et 150 mm de hauteur On introduit dans cette boîte du sable de silice fabriqué à Flattery, Australie, et additionné de 3 % en poids d'eau, la boite étant refroidie à -300 C à sa surface en contact avec le sable Dans cette expérience, il faut 25 secondes pour que le moule puisse résister à la manipulation en vue du retrait. EXPERIENCE 6. On fabrique la boite avec une cavité de mm de diamètre et 150 mm de hauteur On y introduit du sable de silice fabriqué à Flattery, Australie et additionné de 5 % en poids d'eau, la boite étant refroidie à -30 'C à sa surface en contact avec le sable Dans cette expérience, il faut 30 secondes pour que le moule puisse résister à la manipulation en vue du retrait. On comprendra, par les expériences 4 à 6 ci-dessus, que lorsque la quantité d'eau ajoutée est plus petite, le temps nécessaire pour durcir les SR 1777 JP/JR 6 2525935 surfaces du moule en vue de le retirer devient plus court, mais la résistance de la surface du moule est moindre Par contre, avec une plus grande quantité d'eau, la résistance du moule est accrue mais la pièce moulée formée dans ce moule présente des défauts d'apparence par suite de la vapeur provenant de l'eau ajoutée et le temps nécessaire pour durcir la surface du moule afin de la retirer devient plus long. On décrira ci-après à propos de la figure 2 un autre mode d'exécution de l'invention La référence désigne une plaque-modèle portant un modèle 10 a. Un chassis de moulage il est placé sur la surface supérieure de la plaquemodèle 10 et du sable de moulage 12 contenant une quantité d'eau appropriée et introduit dans un espace défini par le châssis de moulage 11 et la plaque-modèle 10 La référence 13 désigne un tuyau d'amenée d'azote liquide Cisposé sous la plaque-modèle, muni de multiples buses de projection 14 également espacées sur le côté tourné vers la plaque-modèle, ce tuyau communiquant par une extrémité avec un réservoir à azote liquide (non représenté). Avec cette disposition, comme le montre la figure 2, on introduit le sable 12 dans un espace défini par la plaque- modèle 10 et le châssis de moulage 11 et on pulvérise de l'azote liquide par les buses 14 sur la surface inférieure de la plaque- modèle 10 Ensuite, on refroidit la plaque-modèle 10 de telle sorte que le sable 12 placé juste au-dessus de la plaque-modèle 10 se congèle et durcit Puis, après avoir retiré la plaque-modèle 10, on place dans une chambre de réfrigération le châssis de moulage Il supportant un moule de manière à congeler l'eau contenue dans le moule et à durcir celui-ci complète- ment Par suite, on obtient un moule congelé que l'on peut utiliser pour la coulée. SR 1777 JP/JR On décrira maintenant encore un autre mode d'exécution de l'invention à propos de la figure 3. La référence 15 désigne une plaque-modèle portant un modèle 15 a Un châssis de moulage 16 est placé sur la surface supérieure de la plaquemodèle 15 et du sable de moulage 17 contenant une quantité appropriée d'eau et introduit dans un espace défini par le ch Assis 16 et la plaquemodèle 15 La référence 18 désigne un tuyau d'amenée d'azote liquide disposé à la périphérie de la plaque-modèle 15 et du ch Assis de moulage 16 assemblés, ce tuyau étant muni de multiples buses de projection 19 également espacées sur le côté tourné vers la plaque-modèle 15 et le châssis de moulage 16 et communiquant aussi par une extrémité avec un réservoir à azote liquide (non représenté) La référence 20 désigne une plaque servant a détacher le moule du ch Assis 16. Avec une disposition comme celle que montre la figure 3, on introduit le sable de moulage 17 dans un espace défini par la plaque-modèle 15 et le châssis de moulage 16 et on pulvérise de l'azote liquide par les buses 19 sur la surface extérieure de la plaque-modèle 15 et du châssis 16 La plaque 15 et le chassis 16 se refroidissent alors de telle sorte que le sable 17 en contact avec la plaque 15 et le chassis 16 durcit Puis, après avoir retiré la plaque du châssis 16, on adapte la plaque de démoulage 20 dans le châssis 16 de manière à détacher le moule ou chassis vers le bas On réunit le moule ainsi obtenu à l'autre moule (non représenté) et on les place dans une chambre de réfrigération, sous forme de moule complet, pour congeler l'eau contenue dans le moule et le durcir complètement On peut ainsi obtenir le moule congelé Outre les modes d'exécution représentés par les figures 1 a 3, on peut modifier SR 1777 JP/JR -, le procédé de refroidissement de la boîte métallique de moule, de la plaque-modèlé et du châssis de moulage pour obtenir encore un autre mode d'exécution, représenté par les figures 4 et 5, dans lequel des chambres creuses 24, 25 et 26 sont formées dans les parois d'une botte métallique de moule 21, d'un ch&ssis de moulage 23 et d'une plaque-modèle 22 et on introduit du réfrigérant de façon qu'il passe par la chambre 24 ou les chambres 25 et 26 En bref, l'invention fournit un procédé de fabrication de moules dans lequel on introduit du sable de moulage contenant une quantité appropriée d'eau dans une botte métallique de moule refroidie par un réfrigérant, dans un espace défini par des surfaces, refroidies par un réfrigérant, d'un ch Assis de moulage et d'une plaque-modèle, on congèle et on durcit la surface du sable pendant un temps prédéterminé pour obtenir un moule dont la surface est durcie mais dont l'intérieur est mou, on retire le moule de la boite métallique ou du ch Assis de moulage, puis on-refroidit toute la surface du moule au moyen d'un réfrigérant pour congeler même l'inté- rieur du moule et durcir ainsi celui-ci complètement ou bien on introduit du sable de moulage contenant une quantité appropriée d'eau dans un espace défini par une plaque-modèle refroidie par un réfrigérant et un ch&ssis de moulage, on congèle et on durcit le sable en contact avec la surface de la plaque- modèle tout en le laissant tel quel pendant un temps prédéterminé, on enlève la plaque-modèle puis on refroidit encore au moyen d'un réfrigérant le sable de moulage maintenu dans le châssis de manière à le congeler et à le durcir Ainsi, l'invention est avantageuse étant donné qu'il n'est pas nécessaire d'ajouter des liants au moule pour le manipuler et qu'il est facile à fabriquer, ce qui assure des effets notables et un grand avantage industriel. SR 1777 JP/JR 9 2525935 REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de moules, carac- térisé par les étapes suivantes: refroidir préala- blement une boîte métallique de moule ( 2) ou un assemblage composé d'un châssis de moulage ( 11) et d'une plaque-modèle ( 10) et définissant un espace, en appliquant un réfrigérant ( 5, 7, 13, 14) et introduire dans la botte ( 2) ou dans l'espace de l'assemblage du sable de moulage ( 9, 12) contenant une quantité d'eau prédéterminée pour former un moule, retirer le moule de la botte ( 2) ou de l'espace quand le sable à la surface du moule est congelé et durci et refroidir ensuite toute la surface du moule retiré en appliquant du réfrigérant pour congeler et durcir complètement le moule. 2 Procédé de fabrication de moules, caractérisé par les étapes suivantes: assembler un chassis de moulage ( 11) et une plaque-modèle ( 10) de manière à définir un espace, la plaque-modèle ( 10) étant refroidie par un réfrigérant ( 14) et introduire dans l'espace du sable de moulage ( 12) contenant une quantité d'eau prédéterminée pour former un moule, retirer la plaque-modèle ( 10) quand le sable est congelé et durci à la surface en contact avec la plaque-modèle et refroidir davantage le moule retenu dans le châssis de moulage en appliquant un réfri- gérant pour le congeler complètement. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la quantité d'eau contenue dans le sable est de 2 à 5 % en poids et que l'on refroidit la boite métallique de moule ( 2) ou l'assemblage'à une température de -10 à -50 'C à la surface en contact avec le sable. 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité d'eau contenue dans le sable est de 2 à 5 % en poids et que l'on SR 1777 JP/JR 2525935 refroidit la plaque-modèle ( 10) à une température de -10 à -500 C à sa surface en contact avec le sable. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour refroidir la surface de la botte métallique de moule ( 2) ou de l'assemblage qui est en contact avec le sable, on introduit et on fait passer du réfrigérant à travers des chambres ( 24) formées dans les parois de la botte ou de l'assemblage. 6 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour refroidir la surface de la plaque-modèle ( 22) qui est en contact avec le sable de moulage, on introduit et on fait passer du réfrigérant à travers une chambre ( 25, 26) de la paroi de la plaque-modèle ( 22). 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit le sable dans la boite métallique de moule par une tête de souf- flage ( 8) sous l'action d'air comprimé, que l'on évacue à l'extérieur, l'air comprimé entrant dans la boîte de moule ( 2), par des tampons d'évent ( 4) et des trous de ventilation ( 3) adaptés ou formés dans la botte métallique ( 2) et que l'on refroidit la botte au moyen d'un réfrigérant. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on retire la plaque-modèle ( 15) quand le sable à la surface du moule, à l'intérieur de l'espace défini par le chassis ( 16) et la plaque-modèle ( 15) est congelé et durci et que l'on expulse alors le moule et qu'on le retire au moyen d'une plaque de démoulage ( 20). 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on refroidit la botte métallique de moule ( 2) ou l'assemblage à une 2/JR 11 2525935 température prédéterminée en appliquant du réfrigérant avant d'introduire le sable. Procédé selon la revendication 2, caractérise en ce que l'on refroidit la plaque- modèle ( 10) à une température prédéterminée au moyen de réfrigérant avant d'introduire le sable. JP/JR