Brevet FR2534167A1 — publié le 19840413

La presente invention est relative à la fabrication en fonderie de pièces moulees en alliages métalliques oxydables à l'état liquide, alliages ayant une température de couve élevee superieure à 1400 C, et plus particulierement à la fabrication de pièces moulées de formes plus ou moins compliquees, de faibles ou de fortes epaisseurs, destinees à être utilisées sous contraintes thermiques elevées. I1 s'agit notamment de pièces en superalliages contenant moins de 20 % de fer et de pièces en alliages réfractaires ou aciers fortement allies contenant plus de 20 % de fer. Les superalliages sont des alliages au chrome.Ce sont des alliages à base de nickel ou bien à base de cobalt ou à base d'une combinaison de ces métaux avec le fer comme le fernickel-chrome, le fer-nickel-chrome-cobalt. L'invention s'applique également au moulage de pièces en aciers faiblement allies et en aciers ordinaires puisque ceux-ci sont également très oxydables à l'état liquide. Les superalliages et aciers fortement alliés sont utilisés notamment dans les industries métallurgiques et mécaniques, aéronautiques, aérospatiales, pour la fabrication de pieces travaillant à chaud (fours métallurgiques, machines, rotors de turbines, véhicules sur rail et route). Les aciers alliés sont encore appeles "aciers spéciaux ou "aciers fins". Un procedé connu de fabrication de telles pieces consiste à éla- borer l'alliage métallique (superalliage ou acier spécial fortement ou faiblement allie) dans un four électrique de fusion tel qu'un four à induction et à le couler par gravité dans un moule. Le four à induction a pour principal avantage de ne pas avoir une atmosphere carburante et de permettre l'obtention d'une température très élevée, ce qui convient bien aux aciers speciaux. Mais il comporte un brassage du métal ce quis pour un superalliage ou un alliage réfractaire, est un inconvénient en raison des risques d'inclusions gazeuses résultant du brassage. On constate d'ailleurs parfois, dans les fabrications actuelles, des pertes elevees de pièces moulées qui sont rebutées en raison d'oxydation et de retassures. De plus, le moulage par gravité accroit les risques d'oxydation et de retassures et a encore pour inconvénient d'avoir un mediocre rendement de coulée d'alliage.On appelle "rendement" le rapport entre le poids net des pièces moulées-et le poids total de l'alliage métallique introduit dans les moules. Ce rendement médiocre est du au poids des cheminées et canaux de coule, qui doivent être détachés des pièces moulées, et à la presence de lourdes masselottes, à détacher egalement, qui sont destinées à éviter les retassures dans la mesure du possible, mais pas toujours avec succès. L'invention pose et résout le problème d'élaborer et de mouler de tels alliages métalliques sensibles à l'oxydation en évitant celle-ci, en procédant en vase clos ou presque, et en procédant à une coulee en moule aussi rapide que possible, sous basse pression, par alimentation ascendante de chaque moule en alliage métallique liquide dans des conditions qui évitent toute turbulence dudit alliage liquide à l'intérieur du moule. L'invention a pour objet un procedé de fabrication en fonderie de pièces moulées en alliages métalliques oxydables à l'état liquide, à température de coulée élevée, supérieure à 1400"C, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer un tel alliage métallique dans un four électrique fermé à barreau de graphite, à placer le bain metallique dans le four sous pression d'un gaz inerte, à appliquer un moule en contact étanche sur un orifice de coulée du four de fusion, à tranférer directement l'alliage métallique liquide dudit four de fusion au moule sous la pression motrice dudit gaz inerte, en alimentant sous basse pression ledit moule de bas en haut, et à faire ainsi de l'ensemble du four de fusion et du moule un vase clos sous pression de gaz inerte lors de la coulée. Suivant une caracteristique de l'invention, le procédé ci-dessus est appliqué à l'élaboration d'un alliage métallique contenant comme composants fondamentaux des métaux choisis parmi le chrome, le nickel, le cobalt et le fer. Cependant, le procedé de l'invention qui a pour avantage d'éviter toute agitation du bain métallique en cours de fusion, grâce à l'emploi d'un four de fusion à barreau de graphite, qui chauffé par rayonnement, pose, en contrepartie, le problème d'être un procédé de chauffage lent. En conséquence, suivant une autre caractéristique de l'invention, le procedé de l'invention est accéléré dans sa phase de fusion de l'alliage metallique precité par le fait que l'on charge le four en partie sous forme d'une charge liquide comprenant les éléments les moins oxydables, c'est-à-dire, entre autres, le nickel, le cobalt, le fer, puis, en partie sous forme d'une charge solide comprenant les composants les plus oxydables de la composition d'alliages métalliques, notamment le chrome. Grâce à cette caractéristique, la charge solide est fondue essentiellement par son immersion dans le bain métallique prealablement introduit dans le four, tandis que le chauffage par rayonne- ment du barreau de graphite sert à élever la température du bain. Par ailleurs, la Demanderesse a déjà breveté en France sous n" 74 42 713 du 24/12/74 (publication 2 295 808), 77 0.8 364 du 21/3/77 (publication 2 384 568) et 79 11 067 du 2/5/79 (publication 2 455 491) differents procedes-de moulage sous basse pression dans lesquels un moule est applique de manière etanche sur l'orifice de coulee d'un conduit tubulaire vertical et alimente de manière ascendante sous pression dans le but d'eviter des retassures lorsque les pièces à mouler ont de fortes epaisseurs, d'ameliorer le rendement en métal coulé et d'obtenir des pièces saines de formes plus ou moins compli quées. Mais ces procédés ne prevoient pas de précautions supplémentaires pour le cas de la couleed'alliages metalliques oxydables. En conséquence, à titre de precautions supplementaires contre l'oxydation lors du remplissage des moules, et suivant une autre caractéristique de l'invention, -on fait varier la pression motrice de gaz inerte dans le four de fusion au cours d'un cycle de coulee du moule, en plusieurs phases qui sont les suivantes - phase préliminaire d'amenée de l'alliage au voisinage de l'orifice de coulée en utilisant une valeur de pression dite "inférieure" ou "prepression" ; ; - première phase d'élévation rapide de la pression de ladite valeur precédente inferieure ou prépression à une valeur supérieure on vue d'emplir le moule - deuxième phase de maintien de la pression à ladite valeur supé rieure obtenue à la fin de la phase précédente pendant un temps tres supérieur au temps de la première phase en vue d'obtenir le calme au sein de l'alliage metallique liquide introduit dans le moule ;; - troisième phase d'élévation de pression et -de masselottage où la pression est amenée à une valeur maximale sensiblement plus élevée que ladite valeur supérieure précitée de la première phase, ladite valeur maximale étant une valeur de surpression, et la montee en pression étant plus lente que celle de la premier phase, en un temps plus long que celui de la première phase, en vue d'éviter toute turbulence et de créer un effet de masselotte, c'est-à-dire de maintenir l'alliage métallique à l'état liquide au niveau de l'orifice de coulée - quatrième phase de maintien de la pression à ladite valeur maximale de surpression de la troisième phase jusqu'à solidification com plète de la piece dans le moule seulement, pendant un temps relati vement long par rapport à la durée totale d'un cycle de coulée - enfin, cinquième phase de chute de la pression de gaz inerte de ladite valeur maximale de surpression à ladite valeur inférieure d'origine ou prépression en un temps court, en vue de vider au moins partiellement le conduit de coulée sans vider le moule où l'alliage est solidifie. Grâce à ce procéde de variation de pression au cours d'un cycle de coulée, on évite toute turbulence de l'alliage métallique à l'inté- rieur du moule, donc tout entrainement de gaz oxydant au sein ou en surface de la cavité de moulage, on évite toute retassure, on obtient des pièces moulées saines, et l'on évite toute formation de bouchon ou carotte (solidification d'alliage metallique) à l'orifice de coulez. Cette précaution supplémentaire au moulage s'ajoute à celle du choix d'un four de fusion à barreau de graphite qui lui-même évite toute turbulence dans le bain, en cours d'élaboration de l'alliage métallique à couler. Suivant une caractéristique de l'invention, le gaz inerte employé est de l'argon. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé , donne seulement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue- schématique en coupe de l'ensemble four de fusion et moule au cours d'un cycle de coulée, pour la mise en oeuvre du procéde de l'invention ; - la Fig. 2 est une vue schématique en coupe analogue à la Fig. 1 du four de fusion seul en période de chargement d'un composant de l'alliage métallique liquide ; - la Fig. 3 est un diagramme schématique illustrant la variation de la pression P de gaz inerte dans le four de fusion au cours d'un cycle de coulée, en fonction du temps t ;; Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Fig. 1 et 2, une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte essentiellement un four de fusion 1 et un moule de fonderie 2 formant avec le four de fusion I un ensemble de coulee en vase clos. Plus en détail, le four de fusion 1 est de type électrique, basculant au moyen d'un berceau 3 arque, porté par des galets 4 montés sur des paliers 5 d'un bâti ; l'un des galets 4 est moteur et entraîné en rotation par un motorêducteur 6. Le four 1, de type réverbère, est chauffé par le rayonnement d'un barreau de graphite horizontal 7. La voûte du four 1 provoque une réverbération de la chaleur rayonnée sur le bain metallique. Le four 1 comporte un orifice 8 de chargement obturable de manière étanche par une porte ou un couvercle 9, amovible.Le four 1 comporte également un goulotte ou un chenal de cou lee 10, de section transversale fermée ou tubulaire, communiquant à une extrémité avec la capacite intérieure du four et se terminant à l'extremite libre par un orifice de coulée 11, de préférence tronco-- nique, sur la face superieure de la goulotte 10. L'orifice de cou lée 11 est destine à être raccorde de manière étanche avec l'embouchure ou l'orifice de coulée décrit plus loin du moule 2. Une conduite 12 débouchant dans la capacite interieure du four 1 amene un flux gazeux inerte sous pression dans la capacite du four de fusion 1 au-dessus du niveau N du bain metallique M dans le four 1.Le gaz inerte est de preference de l'argon. Sur la conduite 12 est monte un équipement 13 de reglage de pression, y compris de mise à la decharge, avec cadran de mesure de pression à l'intérieur de la capacite du four 1 au-dessus du bain metallique M. Cet équipement 13 de réglage et de mesure est représente de manière schématique et symbolique aux Fig. 1 et 2. Le moule de fonderie 2 (Fig. 1) est, dans cet exemple, en sable agglomeré par un liant synthétique serré à l'intérieur d'un châssis.Ce pourrait être tout aussi bien une motte de sable sans châssis ou bien encore un masque de moulage en sable à la resine, matelasse par une masse de remplissage à l'intérieur d'un châssis ou encore une coquille métallique revêtue ou non de sable ou bien encore le moule pourrait être en graphite. Dans cet exemple, le moule 2, en deux parties, est destiné à obtenir une pièce creuse de revolution et comporte à cet effet un noyau 14 en sable aggloméré. La cavité de moulage 15 est donc l'espace annulaire compris entre le moule extérieur 2 proprement dit et le noyau 14. A la partie inférieure de la cavité de moulage 15 débouche un conduit de coulée 16 ou d'alimentaton en alliage métallique liquide dans l'axe XX de la pièce de revolution. Le conduit de coulée 16 débouche sur la face inferieure du moule 2 par un orifice ou une embouchure 17, par exemple tronconique, destiné à être raccordé de manière étanche, comme connu en soi, avec l'orifice de coulée Il de la goulotte 10 du four 1 avec interposition d'une rondelle d'étanchéité 18 en matériau approprié. Pour facîliter.l'évacuation des gaz par aspiration, lors de la coulée, et aussi pour accélérer la montée de l'alliage métallique M liquide dans la cavite ou empreinte de moulage 15, celle-ci est reliée à la face supérieure du moule 2 par des évents 19 qui sont des conduits ou des cheminées de faible diametre, par exemple des trous d'aiguille. Un plateau perforé 20 monté à l'extrémité d'une tige de piston 21 d'un vérin non représenté, d'axe XX, est appliqué sur la face supérieure du moule 2, sous pression, en vue d'appliquer le moule 2 de manière étanche sur l'orifice de coulée 11, en écrasant la rondelle d'étanchéité 18 ou du moins en comprimant celle-ci. En contre-partie d'une telle application du moule 2 sur l'orifice de coulée 11 de la goulotte 10, celle-ci prend appui par exemple sur un support 22 au sol, que l'on peut appeler également béquille, qui, dans cet exemple, a une hauteur fixe mais qui pourrait avoir une hauteur réglable, par exemple par système vis-ecrou et volant de manoeuvre. Le moule 2 est placé sous cloche 23 qui coiffe essentiellement la face superieure du moule 2 et le plateau perforé 20 et qui, sur son bord inférieur, est munie d'une garniture d'étanchéité annulaire 24 appliquee sur les faces laterales du moule 2. La garniture d'étanchéité 24 peut être un anneau torique si le périmètre du moule 2 est circulaire, ou bien encore une garniture à lèvre unique ou encore une jupe circulaire, carree ou rectangulaire suivant le périmètre extérieur des faces latérales du moule 2.La partie supérieure de la-cloche 23 est pourvue d'une conduite 25 débouchant au-dessus du plateau perforé 20 et reliée à une source de vide non representee. I1 s'agit donc d'une conduite 25 d'aspiration en vue de faciliter l'évacuation des gaz du moule 2, lors de la coulee, à travers les events 19 et les perforations du plateau 20. Le vérin 21 est monté sur un appareil de manutention (non représenté) du moule 2. En outre, conformement à l'invention, sont utilisés, de manière facultative, des anneaux toriques de soufflage d'un gaz inerte tel que l'argon, en 26, autour de l'orifice de coulée 11 et autour de 1 'ori- fice de chargement 8 du four 1, lorsque la porte 9 est ouverte. Procedé de fabrication d'une pièce moulée à l'aide de l'instal-lation ci-dessus Soit à couler dans le moule 2 à empreinte de moulage 15 une pièce de révolution annulaire d'axeXX, par exemple un rotor de turbine. Suivant un exemple, soit à elaborer dans le four de fusion 1 un superalliage (alliage de nick-el-chrome-cobalt) ayant la composition suivante, qui doit être par conséquent celle du bain metallique M (pourcentages en poids) - chrome .............. 7 à 15 % - cobalt ..........,... 5 à 40 % - titane et aluminium : 7 à 10,5 %, le rapport entre titane et aluminium étant compris entre 0,6 et 1,4 - bore ................ 0,005 à 0,1 % - carbone ............. 0,05 à 0,5 % - silicium ............ O à 0,8 % - manganèse ........... O à 1 % - fer ...............,.O à 10 % - zirconium ; O à 0,2 % - le reste, à l'exception des impuretés étant constitué par du nickel (de 14 % à 75 %) Cet alliage a une grande resistance à la rupture sous tension, à température élevée, et une température de coulee de l'ordre de 1600 C. Suivant un autre exemple, on aurait à élaborer dans le four de fusion 1 un acier allié réfractaire pour pieces destinées à un travail à chaud de 500 à 900 C, cet acier allie (alliage de chrome-nickel-cobalt contenant egalement du fer) ayant la composition suivante en poids - chrome ......... 13 å 23 % - nickel ........ 13 à 28 % - cobalt ........ 22 à 28 % - bore ........... 0,001 à 0,5 % - tungstène ...... O à 5 % - molybdène ...... O à 5 % - niobium ........ O à 5 % - tantale ........ O à 5 % - titane ......... O à 5 % - vanadium .......O à 5 % - carbone ........ 0,05 à 0,45 % - manganese ...... jusqu'à 2 % - silicium ....... jusqu'à 1 % - fer et impuretés -: le complement (inférieur à 50 %) Le procédé de-l'invention consiste à élaborer cet alliage métallique (le superalliage ou l'acier allié réfractaire précités) et à le couler en vase clos constitue par l'ensemble du four 1 et du moule 2, à eviter toute oxydation par entre d'air dans le vase clos et toute turbulence de l'alliage metallique liquide lors de la fusion et lors de la coulée.A cet effet, le procédé de l'invention consiste à choisir le four de fusion 1 à barreau de graphite 7 qui chauffe par rayonnement et qui est obturable de maniere étanche, à charger le four 1 en une charge liquide, puis en une charge solide à l'aide de moyens de chargement décrits dans un précédent brevet de la Demanderesse deposé sous n 82 16 427 à la date du 28/09/1982, lesdits moyens de chargement pénétrant profondément à l'intérieur du four 1, à alimenter le moule 2 en alliage métallique liquide M par réglage approprié de la pression d'argon (ou éventuellement d'azote) de la manière décrite plus loin, à l'intérieur du four 1, et enfin à changer rapidement de moules 2 tout en préservant éventuellement les orifices du four 1 et du moule 2 lors du chargement du four 1, lors de la coulée et lors du changement de moules 2, au moyen d'un anneau torique 26 de soufflage d'argon. Plus en détail, on procède de la manière suivante 1) Chargement du four de fusion 1 (Fig. 2) En supposant qu'un fond ou pied de bain subsiste au fond du four 1, après la coulee d'un moule précédent, on fait basculer le four 1 de maniere à incliner la goulotte 10 suivant une direction ascendante et à faire redescendre ainsi l'alliage metallique M au-dessous- de l'orifice de coulée 11. On evite ainsi un contact superficiel mais direct de l'alliage M avec l'air, et cela d'autant mieux que l'on établit un rideau d'argon obturant l'orifice de coulee 11 à l'aide d'un anneau torique de soufflage d'argon 26.En outre, par des moyens brevetés par la Demanderesse dans le brevet précédent dépose en France sous n" 82 15 556 en date du 13/09/1982, -il~s'agit de moyens chauffants électriques, en partie noyés dans la paroi tubulaire du chenal de coulee 10 lui-meme, et en partie extérieurs audit chenal-, on maintient dans toute la goulotte de- coulée 10 une temperature de coulée de T'alliage M au moins égale à 1 600"C et l'on evite ainsi une solidification de l'alliage dans le chenal de coulee 10. Après avoir ouvert la porte 9 et mis en place eventuellement un rideau protecteur d'argon, circulaie, au moyen d'un anneau de soufflage 26, placé à l'entrée de l'orifice de chargement 8, on introduit successivement la charge liquide puis la charge solide par les moyens décrits au brevet précite de la Demanderesse FR 82 16 427. Ici, ces moyens sont représentés schématiquement à la Fig. 2 sous forme d'une seule goulotte de chargement 27, dans un but de simplification de la description. L'extrémité libre de la goulotte 27 de chargement dpit pénétrer le plus profondément possible à l'intérieur de la cavité du four de fusion 1, afin d'éviter tout contact avec l'air extérieur. A l'aide de la conduite 12, on insuffle dans la capacite du four 1, audessus du niveau N du bain M, une atmosphère d'argon (ou d'azote). a) Enfournement d'une charge liquide Cette charge liquide comprend les composants du superalliage ou de l'acier allie précités qui sont les moins oxydables c'est dire autres que le chrome, le titane, l'aluminium, le manganèse et le carbone. Cette charge liquide qui represente un pourcen tage en poids de 73 à 86 % de la charge totale du four, dans le cas du superalliage3 s'élève par exemple à 400 kg pour une charge totale de 500 kg si telle est la capacité du- four pour plusieurs cycles de coulées. Dans le cas de l'acier allié réfractaire précité, la charge liquide représenterait un pourcentage en poids de 70 à 86 % de la charge totale et s'élèverait par exemple à 350 kg. b) Enfournement de la charge solide : Cette charge, qui représente, dans le cas du superalliage, un pourcentage en poids de la charge totale qui est de l'ordre de 14 à 27 %, donc bien inferieur à la charge liquide, est constituée des composants les plus oxydables : le chrome, le groupe titane-aluminium, le manganèse, le carbone et s'élève par exemple à 100 kg. Dans le cas de l'acier allié réfractaire, la charge solide représentant un pourcentage en poids de 14 à 30 % de la charge totale s'élève par exemple à 150 kg. Elle comprend les compo sants les plus oxydables qui sont le chrome, le carbone et tout ou partie du tungstène, du manganèse et du silicium. Les opérations d'enfournement successives de la charge liquide et de la charge solide sont décrites dans le brevet precite de la Demanderesse FR 82 16 427. Au bout d'un certain temps en supposant que le four de fusion 1 était initialement chaud puisqu'il contenait encore un fond ou pied de bain M, toutes les charges enfournees sont à l'état liquide, les charges solides ayant fondu au sein de la charge liquide de manière beaucoup plus rapide que ne l'aurait permis le simple apport de chaleur par rayonnement provenant du barreau de graphite 7. Cependant, ce mode de chauffage par le barreau 7 a evité toute agitation du bain metallique M lors de la fusion, cependant que le balayage de l'atmosphère interne du four 1 par de l'argon sous pression provenant de la conduite 12, sous une prépression déterminée, a permis la montee de l'alliage au niveau de l'orifice de coulée 11. 2) Amenée d'un moule 2 et coulée (Fig. 1 et 3) Le temps de fusion étant écoulé, et la totalité du bain M étant liquide à une température sensiblement supérieure à 1400"C, on va procéder à une coulée. On amène rapidement un moule 2 par un appareil de manutention sur lequel est monté le vérin 21, puis, à l'aide du plateau perfore 20, on applique le moule 2, de manière étanche sur l'orifice de cou lée 11. Après avoir interpose une rondelle d'étanchéité 18 entre l'orifice 11 et l'embouchure de coulée 17 du moule 2, on coiffe le moule 2 d'une cloche 23 de manière étanche grâce à- la garniture d'étanchéité 24, si cette cloche 23n'a pas déjà été mise en place précédemment lors de la manutention du moule 2, et l'on fait bascu ler le four 1 sur ses galets à l'aide du groupe motoréducteur 6, tout en continuant d'appliquer sous pression le moule 2 sur l'ori fice de coulée 11 jusqu'à ce que la roulotte de coulee 10 prenne appui sur le support 22.Puis on effectue un cycle de coulée de la maniere suivante visant à emplir le moule de manière non turbu lente, tout en orientant le refroidissement du superalliage ou de l'alliage réfractaire afin d'éviter toute retassure, d'une manière connue en soi mais rationnelle : L'alliage métallique introduit en premier et devant se refroidir en premier doit atteindre la partie de cavité 15 la plus elevée, c'est-à-dire la plus éloignée de la conduite d'alimentation ou cheminée d'alimentation 16 alors que la partie de l'alliage metallique qui doit se solidifier en dernier et-doit par consequent rester le plus longtemps la plus chaude est celle qui doit occuper la partie inférieure de la cavité de moulage 15, c'est-à-dire la plus proche de Ta cheminée de coulée 16. La température de coulee est supérieure à 1400"C. Elle peut être, par exemple, de 1420"C et peut s'elever, par exemple, jusqu'à 1650"C. Par consequent, pour un superalliage et pour un acier allié refrac taire, il existe un écart entre la température minimale de coulée qui peut être de 1400"C et la température maximale de coulée--qui peut être de 17000C. Au-dessus de la température maximal-e, non seulement on dépense trop d'énergie mais on risque de ne pas obtenir une solidification assez rapide dans le moule. Au-dessous de la temperature minimale, on risque une solidification prématurée dans la cheminée 16 du moule, et même à l'orifice de coulée 11 du chenal 10 du four. On visera donc une temperature de coulée comprise dans l'écart précité. Cycle de coulee (Fig. 3) - Phase préliminaire OA d'amenee de l'alliage au voisinage de l'orifice de coulée ll Au moment où un moule 2 va être appliqué en contact étanche sur l'orifice 11 de coulee du chenal 10, une prépression pl ou pression inférieure est maintenue dans la capacité du four 1, par arrivée d'argon amené par le conduit 12. Cette valeur pl est obtenue par réglage approprié de l'équipement de réglage et de mesure 13. Cette valeur pl est etablie de maniere à amener le métal liquide juste au-dessous de l'orifice 11 de coulée du chenal 10. Ce resultat est obtenu grâce à la pression atmospherique supérieure à la pres sion pl qui règne à l'intérieur du four 1. Cette valeur pl est par exemple de 0,15 bar. - Première phase AB - Remplissage du moule 2 Pour emplir le moule, on passe de la pression pl à la pression p2 à l'intérieur du four 1. La valeur supérieure p2 est par exemple de 0,4 bar. Le temps (t2 - tl) d'élévation de la pression de la valeur pl à la valeur p2, donc de passage de A à B sur la ligne d'évolution du cycle de coulée, doit être suffisamment rapide pour éviter toute solidification prématurée dans la cheminée 16 et dans la cavite de moulage 15, mais sans excès de rapidité pour que la montée de l'alliage metallique dans la capacite de moulage 15 s'ef fectue en écoulement laminaire, sans turbulence. Bien entendu, la rapidité de montée en pression est recherchée pour des raisons evi- dentes de cadences de production.Le temps (t2 - tl) dépend encore de la quantité d'alliage à introduire dans le moule 2. - Deuxième phase BC : Maintien de la pression En vue de bien remplir toute la cavité 15 de moulage, dans ses moindres interstices, et dans ses parties les plus hautes et les plus éloignées de la cheminée de coulée 16 et de l'embouchure de coulée 17, la pression supérieure p2 est maintenue pendant un temps (t3 - t2) qui est très supérieur à la durée de la première phase. Ce maintien en palier BC permet à l'alliage de commencer sa solidification au moins dans les parties de la cavite de mou lage 15 qui sont les plus hautes et les plus éloignées de l'embou chure de coulée 17. Mais, dans les parties basses et les plus proches de l'embouchure 17, l'alliage M reste liquide.On s'ef force d'ailleurs de maintenir cet état liquide dans cette zone par la phase suivante - Troisieme phase CD : Elévation de pression et masselottage De manière classique, des cavites ou retassures tendent à se for mer dans les zones les plus proches de l'embouchure de coule, donc les zones inférieures3 encore liquides, lors de l'alimen tation des zones les plus éloignées et des zones supérieures en cours de solidification.Pour combler ces cavités ou retassures, on procède à un masselottage non pas en prévoyant dans le moule une réserve ou poche ou masselotte d'alimentation complémentaire en alliage metallique liquide et "chaud" mais en élevant la pres sion de la valeur supérieure p2 à une valeur maximale p3 qui, dans cet exemple, est de 0,7 bar, du temps t3 au temps t4 determine par l'experience en vue d'éviter toute turbulence.Ainsi, le masse lottage amène un supplément de métal liquide à température élevee, et sous pression, à la partie inférieure du moule de sorte que l'on a la certitude d'obtenir un remplissage parfait del-a ca vité 15 de moulage, jusqu'à solidification progressive descendante de la partie haute, la plus éloignée de l'orifice de coulée 17 vers ledit orifice de coulée 17 où le métal liquide se solidifie en dernier, en tout cas à un niveau situe au-dessus de l'embou- chure 17, dans la cheminée d'alimentation 16. C'est ce résultat qui doit être atteint au cours de la phase suivante. - Quatrieme phase DE : Maintien en pression maximale Solidification Cette phase est accomplie sans relâcher la pression maximale p3. Cette phase dure tout le temps (t5-t4) de la solidification de la pièce coulée. Sa duree dépend de la quantité d'alliage introduit dans le moule et aussi de la difficulté de remplissage total du moule. Cette solidification doit être progressive, lente2 et surtout di rigée du haut vers le bas, c'est-à-dire doit être descendante de la partie la plus éloignée ou la plus haute de la cavité de mou lage 15 devant se solidifier en premier vers la partie la plus basse ou la plus proche de l'embouchure de coulée 17 qui doit se solidifier en dernier,. Au temps t5, la solidification atteint un niveau situé à mi-hauteur de la cheminée d'alimentation 16, en dessous de la cavité de moulage 15 proprement dite.C'est à cette condition de maintien de la pression p3 et de durée de ce maintien que l'on obtient une pièce saine exempte de cavité, et que l'on peut ensuite faire redescendre rapidement l'excédent de metal liquide non utilisé dans l'empreinte de moulage 15. I1 est à noter que plus l'empreinte de moulage 15 est compliquée ou plus le nombre d'empreintes de moulage dans cette cavité est élevé, dans le cas où le moule est destiné à l'obtention de plu sieurs pièces à la fois, plus le temps de maintien en pression p3 est elevé entre t4 et t5. Ce temps de maintien (t5 - t4) est en effet fonction de la difficulté de remplissage total et de par faite solidification sans retassures de la ou des cavités de moulage. Cinquiemé phase EF : Chute de pression et descente du métal liquide Au temps t5, on est certain que la piece coulée est complètement solidifiee. On abaisse alors rapidement la pression jusqu'à la valeur inférieure pl dite prépression à l'intérieur du four 1, toujours en agissant sur l'équipement 13 de réglage et de mesure. La chute de pression de p3 à pl est effectuée en un temps très court de t5 à t6 afin de faire retomber rapidement tout le metal liquide qui peut rester dans la cheminée 16 mais qui, bien enten du, se trouve hors de la cavité de moulage 15 où le métal est com plètemnt solidifié. Cette rapidité de chute de pression de p3 à pl est voulue afin d'améliorer le rendement en métal coulé, c'est-à dire le rapport entre le poids de metal constituant la pièce mou lée proprement dite et le poids total de métal qui s'est soli difié dans le moule 2 donc à la fois dans la cavité de moulage 15 et dans une partie de la cheminee d'alimentation 16. Simultanement, on- actionne le motoréducteur 6 de manière à bascu ler le four 1 vers la position de la Fig. 2, le chenal de cou lee 10 reprenant son inclinaison descendante vers la capacite du four 1, ce qui facilite le retour du bain métallique M dans ladite capacité et l'abaissement du niveau du bain métallique M bien au dessous de l'orifice de coulée 11. Au temps t6, le moule 2 toujours coiffé de sa cloche 23 est souleve et eloigné puis évacué en vue du décochage de la pièce moulee. Au-delà du temps t6, un nouveau moule 2 coiffe de la même cloche 23 doit être amené à la place de celui qui vient d'être coulé. Le soufflage d'argon par l'anneau de soufflage 26 à l'ori fice 11 est avantageux pendant l'intervalle de temps entre le départ du moule qui vient d'être coulé et l'arrivée d'un nouveau moule. Bien entendu, on procède au changement de rondelles d'étan chiite 18 lors de l'amenée d'un nouveau moule à couler. I1 est à noter encore que, à la fois lors de la premiere phase AB de remplissage du moule et de la dernière phase EF de vidage partiel de la cheminee 16, les temps t2-tl, d'une part, t6-t5, d'autre part, tout en étant très courts, ne doivent pas descendre au-dessous d'une valeur trop basse se traduisant par une trop forte brutalité d'élévation de pression, d'une part, de chute de pression, d'autre part, de façon- à éviter toute projection ou bavure ou vidange du moule sur l'orifice de coulée 11 du chenal de coulee 10 du four. En effet, l'orifice 11 doit rester propre afin d'être apte à recevoir pour chaque nouveau moule une rondelle d'étanchéité 18 qui doit s'appliquer, côté chenal 10, sur une sur face nette de coulures solidifiées de métal liquide. Avantages 1/ Précautions contre l'oxydation du superalliage On a vu plus haut qu'elles étaient de deux sortes a) Les précautions métallurgiques Grâce au choix des composants des charges liquides d'abord et solides ensuite en fonction de leur oxydabilité, les moins oxydables étant incorporées à la charge liquide et les plus oxydables (chrome, titane, aluminium, tungstene, carbone, manganèse, silicium) à la charge solide, on évite les risques d'oxydation de composants de l'alliage en cours d'enfournement. b) Les précautions gazeuses On évite les entres d'air et on veille à l'étanchéité des fermetures des orifices du four 1 et notamment l'orifice de chargement 8 et l'orifice de coulee 11 du moule 2 notamment l'embouchure de coulee 7. On forme-un vase clos avec l'ensemble du four 1 et du moule 2 appliqué de manière etanche sur l'orifice de coulee 11 avec interposition d'une rondelle d'étanchéité 18 et avec application d'une poussée par le plateau 20 à l'encontre de l'appui 22. Grâce au remplissage en argon de la capacité du four 1 au-dessus du niveau N du bain métallique, grâce à la cloche d'aspiration 23, au plateau per fore 20 et aux évents 19, on evacue toute trace eventuelle d'air donc d'oxygène dans ce vase clos puisque l'argon occupe tout espace non occupé par le métal liquide.Cette précaution est renforcé, eventuellement, par les rideaux d'argon vaporisés par les anneaux de soufflage 26 aux entres de l'orifice 8 de char gement lors des opérations d'enfournement, et à l'embouchure de coulée 17, lors de l'alimentation du moule 2 en métal liquide et surtout au-dessus de l'orifice 11 (Fig. 2) lorsqu'il n'y a pas encore de moule pour recouvrir cet orifice 11. Lorsque l'alliage coulé est un acier faiblement allié, les précautions précitées d'emploi d'anneaux 26 de soufflage d'argon à l'orifice de chargement 8 et l'orifice de coulée 11 ne sont pas indispensables. 2/ Précautions pour éviter la turbulence de l'alliage et pour eviter des retassures de l'alliage moulé Grâce au four à barreau de graphite 7, à chaleur rayonnante, on évite tout brassage et toute agitation du bain M à l'intérieur du four. Grâce à la maitrise des variations de pression lors du cycle de coule, et notamment lors de la phase AB de remplissage du moule, on assure ce remplissage en écoulement laminaire en évitant toute introduction turbulente. L'ensemble de ces precautions avantageuses caractérise le procédé de l'invention qui permet d'obtenir des pièces saines dans des conditions aussi rapides et économiques que possible même avec un four à fusion lente, et ainsi de surmonter les difficultes causées par la composition de l'alliage métallique très oxydable lorsqu'il est liquide et à temperature de coulée élevée superieure à 1400"C, et l-es difficultés causes par la nature de la cavité de moulage 15 plus ou moins compliquée, et éventuellement de faible épaisseur, pouvant par exemple descendre jusqu'à 2 mm ou au contraire de forte épaisseur, nécessitant un masselottage. En variante On met à profit l'étanchéité du four de fusion 1 pour procéder à la désoxydation du bain M; après fusion complete de l'alliage métallique et avant coulée dans le moule 2 de la manière suivante : on branche la conduite 12 sur une source d'aspiration et l'on met sous vide ou pression la capacité interne du four 1. Le bain M est désoxyde par réaction du carbone contenu dans le bain M avec l'oxygène du même bain, suivant la réaction chimique C + 02 -# C02. Le gaz carbonique se degage par la conduite 12. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication en fonderie de pièces moulées en alliages metalliques oxydables à l'état liquide, à temperature de coulée élevée, supérieure à 14000C, caractérisée en ce qu'il consiste à élaborer un tel alliage métallique dans un four electrique fermé à barreau de graphite, à placer le bain métallique dans le four sous pression d'un gaz inerte, à appliquer un moule en contact étanche sur un orifice de coulée du four de fusion, à transférer directement l'alliage métallique liquide dudit four de fusion au moule sous la pression motrice dudit gaz inerte, en alimentant sous basse pression ledit moule de bas en haut, et à faire ainsi de l'ensemble du four de fusion et du moule un vase clos sous pression de gaz inerte lors de la coulée. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on choisit les composants fondamentaux de l'alliage métallique à élaborer parmi le chrome, le nickel, le cobalt et le fer. 3.- Procede suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, en vue d'élaborer l'alliage métallique dans le four à barreau de graphite, on charge le four en partie sous forme d'une charge liquide comprenant les éléments les moins oxydables, c'est-à-dire, entre autres, le nickel, le cobalt et-le fer, puis, en partie, sous forme d'une charge solide comprenant les composants les plus oxydables notamment le chrome. 4.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise un four électrique à barreau de graphite fermé de manière étanche, à l'exception d'une goulotte de coulee destinée à être raccordée de manière étanche avec le moule ferme. 5.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on élabore au four de fusion un superalliage ou alliage de nickel, chrome, cobalt ayant la composition suivante en pourcentages en poids - chrome ................ 7 à 15 % - colbalt ............... 5 à 40 % - titane et aluminium ... 7 à 10,5 %, le rapport entre titane et alu minium étant compris entre 0,6 et 1,4 - bore .................. 0,005 à 0,1 % - carbone ............... 0,05 à 0,5 % - silicium .............. O à 0,8 % - manganèse ............. O à 1 % - fer ................... O à 10 % - zirconium ............. O à 0,2 % - le reste, à l'exception des impuretés, étant constitue par du nickel, de 14 % à 75 %. 6.- Procéde suivant les revendications 3 et 5 caractérisé en ce que l'on introduit dans le four 1 d'abord une charge liquide représentant en pourcentages en poids de 73 à 86 % de la charge totale du four et, dans le cas du superalliage, les composants les moins oxydables, c'est- -dire autres que le chrome, le titane, l'aluminium, le manganèse et le carbone, puis une charge solide représentant un pourcentage en poids de 14 à 27 % de la charge totale et comprenant les composants les plus oxydables du superalliage qui sont le chrome, le titane, l'aluminium, le manganèse et le carbone. 7.- Procedé suivant la revendication 1 caractérise en ce que l'on élabore au four de fusion à barreau de graphite un acier allié réfractaire (alliage de chrome, nickel, cobalt contenant également du fer) ayant.la composition suivante en poids - chrome ...,........,.. 13 à 23 % - nickel ............... 13 à 28 % - cobalt ............... 22 à 2 & % - bore ................. 0,001 à 0,5 % - tungstène ............ O à 5 DE - molybdene ............ O à 5 % - niobium .............. O à 5 % - tantale ..... O à 5 % - titane ............... O à 5 % - vanadium .............O à 5 % - carbone .............. 0,5 à 0,45 % - manganèse ... jusqu'à 2 % - silicium ............. jusqu'à 1 % - fer et impuretés ..... le complément (inferieur à 50 %) 8.- Procédé suivant les revendications 3 et 7 caractérisé en ce que l'on introduit dans le four d'abord une charge liquide représentant 70 à 86 % de la charge totale et comprenant les éléments les moins oxydables de l'acier allié réfractaire, puis une charge solide représentant en pourcentages en poids 14 à 30 0 de la charge totale et comprenant les composants de l'acier allié réfractaire les plus oxydables qui sont le chrome, le carbone, le tungstène, le manganèse et le silicium, ainsi que le titane et l'aluminium. 9.- Procédé suivant la revendicaton 1 caractérisé en ce l'on fa3)t varier la pression de gaz inerte au-dessus du bain métallique à l'intérieur du four de fusion en differentes phases qui sont - une phase preliminaire d'amenee de l'alliage metallique au voisi nage de l'orifice de coulee du four à l'aide d'une prépression ou pression inférieure dans la capacité du four 1 - une première phase de remplissage du moule à l'aide d'une pression supérieure dans la capacité du four ;; - une deuxième phase de maintien de la pression supérieure précitée dans le four en vue de remplir toute la cavité de moulage - une troisième phase d'élé-vation de pression et de masselottage sous une pression maximale dans la capacité du four, superieure à la pression superieure precitée ; - une quatrième phase de maintien de la pression maximale dans la capacite du four pendant la solidification de la pièce coulée - une cinquième phase de chute de pression de la pression maximale à la prépression, ou pression inférieure préliminaire, en vue de faire retomber rapidement le métal liquide qui se trouve hors de la cavité de moulage. 10.- Procédé suivant la revendication 9 caractérise en ce que la prepression est de 0,15 bar3 la pression superieure de la première et de la dernière phases est de 0,4 bar, la pression maximale de la troi sième et de la quatrième phases est de 0,7 bar. 11.- Procédé suivant les revendications 1 et 4 caractérisé en ce l'on souffle du gaz inerte en rideaux à l'aide d'anneaux de soufflage à l'orifice de chargement du four électrique de fusion et à son orifice de coulée. 12.- Procédé suivant la revendication 4 caracterise en ce que l'on met à profit l'étanchéité du four de fusion pour procéder à la desoxydation du bain d'alliage métallique avant la coulée dans le moule en plaçant la capacité interne du four 1 sous vide ou dépression juste avant la coulée afin de provoquer la réaction du carbone contenu dans le bain métallique avec l'oxygène du même bain, et l'on aspire le gaz carbonique qui se dégage de cette réaction. 13.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le gaz inerte est de l'argon.