Brevet FR2535231A1 — publié le 19840504

La présente invention concerne un procédé de coulée de métaux et d'autres matériaux et un équipement pour sa réalisation, destinés plus specia- lement aux machines à piston à chambre d'injection horizontale utilisées pour la coulée des métaux non ferreux et des alliages, des matériaux à base de silicate etc. dans des moules métalliques permanents. On connaît un procédé pneumatique à piston pour la coulée des mentaux et d'autres matériaux, suivant lequel la contrepression du gaz se crée au cours du remplissage du moule de coulée par la fonte à courant laminaire ou a courant semblable. Après le remplissage du moule, la solidification du moulage s'effectue sous l'effet de la pression bilatérale dans les limites de 15 à 25 MPa. L'inconvénient de ce procédé est que la création deqla pression du gaz dans l'empreinte du moule durant son remplissage conduit à un effet de contre-pression du gaz de valeur variable depuis zéro à la détermination d'une pression finale sur le front de la fonte mouvante. Ainsi, quelle que soit la rapidité de la création de cette pression, les conditions thermiques et physiques de remplissage des parties différentes du moule de coulée et les conditions de solidification initiale s'effectuant sur les parois de la cavité du moule en contact avec la fonte, sont différentes. Cela a une influence néfaste que la qualité des moulages. On connaît un équipement de réalisation de ce procédé qui consiste en un bloc mobile et en bloc fixe montés respectivement sur un plateau mobile et un plateau fixe de la machine à piston de coulée sous pression à chambre d'injection horizontale. Le bloc fixe est relié à la chambre d'injection horizontale de façon que la chambre d'injection horizontale soit munie d'une ouverture de déversement de la fonte. Dans le bloc mobile sont montés des éjecteurs et une ouverture est ménagée pour le porteur de la masselotte. Le porteur de la masselotte est monté sur un cylindre hydraulique vertical fixé au bloc mobile. Les éjecteurs sont rendus étanches dans le bloc mobile qui, lors du fonctionnement de la machine, est rendu étanche au moyen d'un paquet d'anneaux toriques dans le bloc fixe.Dans le bloc fixe est placée une bague d'attaque, laquelle est rendue étanche au niveau de la partie frontale de la chambre d'injection horizontale. La tige du piston d'injection est rendue étanche au moyen d'un élément pressant dans un porteur. L'espace dans la chambre d'injection horizontale, derrière le piston d'injection, et l'espace qui comprend l'em- preinte entre les parois de la eavité du moule, le volume de la masselotte et l'espace entre eux, sont reliés entre eux par un conduit de gaz. Les inconvénients de cet équipement sont les suivants - afin de créer la pression de gaz, le porteur mobile de la masselotte, durant le remplissage du moule de coulée, se fixe à une certaine distance de sa position finale et ne se déplace vers lui qu'à la fin du remplissage. Cela exige un dispositif de contrôle du niveau atteint du front mouvant de la fonte et des mesures de sécurité contre une avarie de non fonctionnement de ce dispositif. - ltétanehéité métal sur métal du porteur dans le logement spécial formé par les deux blocs conduit à une usure rapide des surfaces faciales de contact. Il en résulte l'obligation d'une restauration fréquente des canaux de ventilation disposés à cet endroit. Le but de la présente invention est de fournir un procédé pneumatique à piston pour la coulée des métaux et d'autres matériaux et un équipement pour sa réalisation, dans lesquels la création de pression du gaz dans la cavité du moule de coulée est indépendante du mouvement de la fonte, de manière que l'etanchéité de l'ouverture de déversement de la fonte dans la chambre d'injection ne dépende pas de l'état de la surface d'étanchéité. Ce but est atteint par un procédé selon lequel la coulée s'effectue sous pression en même temps qu'agit la contre-pression du gaz, tandis que la solidification de la fonte dans le moule se déroule sous l'action de la pression bilatérale dans les limites de 15 à 25 MPa. Selon l'invention,avant le commencement de la coulée la cavité du moule et l'espace de la chambre d'injection horizontale sont séparés, et ensuite dans le moule se crée la pression du gaz. En même temps, dans la chambre d'injection horizontale est versée la fonte. Au moment de commencement de la coulée, la cavité du moule et l'espace de la chambre d'injection sont reliés. Selon l'invention, ce but est atteint également par un équipement pour la réalisation du procédC comprenant un bloc mobile et un bloc fixe qui sont montés respectivement sur le plateau mobile et le plateau fixe de la machine à piston pour la coulée sous pression à chambre d'injection horizontale. Dans la chambre d'injection horizontale est placé un piston d'injection à tige de piston de façon que la chambre soit munie d'une ouverture de déversement de la fonte. Dans le bloc fixe est montée la bague d'attaque. Le bloc fixe est relié à la chambre d'injection horizontale et dans le bloc mobile sont montés les éjecteurs. Selon l'invention, dans le bloc mobile est placée une fermeture mobile reliée au cylindre hydraulique horizontal. Le cylindre hydraulique horizontal est fixé rigidement au bloc mobile.Dans la bague d'attaque est formA une portée pour la partie frontale de la fermeture mobile. L'ouverture de déversement de la fonte de la chambre d'injection horizontale est rendue étanche par rapport à un demi-cylindre fixé rigidement à la chambre d'injection horizontale. Dans le demi-cylindre est placé un canal, fixé au demi-cylindre et au plateau d'étanchéité mobile par des ressorts. Le plateau d'étanchéité mobile est placé sur des colonnes horizontales fixées rigidement au demicylindre et à un plateau porteur. Sur le plateau porteur est monté un second cylindre hydraulique horizontal relié au plateau d'étanchéité mobile. L'espace dans le demi-eylindre et l'espace de la chambre d'injection horizontale derrière le piston d'injection sont reliés par un conduit de gaz commun. Les avantages du procédé selon l'invention sont les suivants La pression du gaz se crée dans la cavité du moule indépendamment du processus de déversement dans la chambre d'injection. De cette manière, au cours du remplissage du moule sur le front de la fonte mouvante, à chaque moment agit une pression de gaz égale en valeur. Cela garantit les mêmes eonditions pour le déroulement de la solidification initiale sur les parois de la cavité du moule, ce qui détermine les possibilités favorables de compensation du déficit du volume pour l'obtention d'une macro-struc-ture et de propriétés physicomécaniques de moulage appropriées. Ce procéde permet d'utiliser des mélanges de gaz différents par leur composition agissant sur la fonte au moment de son déversement dans la chambre d'injection et durant le remplissage du moule, ce qui augmente l'effet positif du mélange du gaz appliqué. Les avantages de l'équipement réalisant le procédé sont les suivants Après, qu'avec la fermeture qui se meut horizontalement, on effectue une étanchéité de l'empreinte du moule et de l'espace de la chambre d'injection horizontale, indépendamment l'une de l'autre, de laquelle résulte que la création de la pression du gaz se fait simultanémment avec le déversement de la fonte, la porteur de la masselotte, se mouvant verticalement, se déplace dans sa position finale d'un mouvement égal et sans choc, de sorte que les surfaces métallique de contact ne sont pas endommagées et que les canaux de ventilation élaborés sur elles conservent leurs dimensions. L'équipement n'est pas muni de dispositif de contrôle pour l'aetion- nement du porteur de la masselotte jusqu'à sa position finale en fonction de la position du front de la fonte mouvante, ainsi que de système de sécurité en cas d'avarie de non fonctionnement du dispositif de contrôle. L'équipement assure une obturation continue de l'ouverture de déversement de la fonte, indépendamment de l'état de la surface d'étanchéité. Ainsi est évité le danger d'une mauvaise étanchéité provoquée par des gouttes et des éclaboussures de fonte au cours de son déversement dans la chambre d'injection horizontale, de même que la rupture du cycle technologique de coulée due à leur élimination. Une forme d'exécution de l'équipement réalisant le procédé est représentée à titre d'exemple sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique du principe de l'équipement lors du déversement de la fonte dans la chambre d'injection horizontale et de la création de la pression du gaz dans le moule de coulée ; - la figure 2 est une vue schématique du principe de l'équipement lors du remplissage du moule de coulée avec la fonte ; et - la figure 3 est une coupe longitudinale d'une partie du bloc mobile et du bloc fixe de la chambre d'injection horizontale et des dispositifs qui y sont montés. L'équipement selon l'invention comprend un bloc mobile 1 et un bloc fixe 2, montés respectivement sur le plateau mobile et sur le-plateau fixe de la machine à piston de coulée sous pression avec chambre d'injection horizontale 3. Dans la chambre d'injection horizontale 3 est placé un piston d'injection 4 avec sa tige. Le bloc fixe 2 est relié à la chambre d'injection horizontale 3 de manière queltétanehéité entre eux soit réalisée par une grande garniture d'étanchéité plate 5, placée entre la bague d'attaque 6 et la partie frontale de la chambre d'injection horizontale 2. La bague d'attaque 6 est montée dans le bloc fixe 2. Le bloc 1 en cours de fonctionnement est rendu hermétique par un paquet d'anneaux toriques 7 avec le bloc 2.L'ouverture de la bague 6 d'attaque vers la cavité du moule, durant l'opération, est obturée frontalezentparune fermeture mobile 8, laquelle est reliée au cylindre hydraulique horizontal 9, fixé rigidement au bloc mobile. La fermeture mobile 8 est disposée dans le bloc mobile 1. La tige du piston du cylindre hydraulique horizontal 9 est rendue étanche dans le bloc mobile 1 par un joint 10. L'extrémité postérieure de la chambre d'injection horizontale 3 est rendue étanche frontalement par une petite garniture d'étanchétité 11 avec le support 12 dns lequel,grace a un paquet de joints 13 et à l'élément pressant 14 la tige du piston d'injection h est rendue étanche.L'ouverture de déversement de la fonte 15 dans la chambre d'injection horizontale 3 est rendue étanche par une plaque plate horizontale 16 avec demi-cylindre 17, lequel est fixé rigidement à la chambre d'injection horizontale 3. Dans le demi-cylindre 17 est monté sur un axe horizontal un canal 18 pour le déversement de la fonte. Sur la paroi plate du demi-cylindre 17 sont montéoefixes des colonnes de guidage horizontales 19, a l'extrémité postérieure desquelles est fixé un plateau porteur 20. L'ouverture du canal 18, dans la partie plate du demi-cylindre 17, est rendue étanche par un anneau torique 21, placé dans un canal du plateau d'é tanchéité mobile 22, qui est disposé sur les colonnes de guidage horizontales 19.Le plateau d'étanchéité mobile 22 est relié à un second cylindre horizontal 23 fixé rigidement au plateau porteur 20. Le canal 18 est relié par des ressorts 24 au plateau d'étanchéité mobile 22 et par le ressort 25 au demicylindre 17. L'espace de la chambre d'injection horizontale 3, derrière le piston d'injection 4, est relié à l'espace du demi-cylindre 17 par un conduit de gaz 26. De son côté, le conduit de gaz commun 26 est relié à une source de gaz à haute pression et à l'atmosphère . Le conduit de gaz est muni d'une première soupape électromagnétique 27, d'une seconde 28 et d'une troisième 29. Dans la bague d'attaque 6 est forméeune portée 31 pour la partie frontale de la fermeture mobile 8. Le fonctionnement de l'installation selon l'invention est le suivant: Après avoir fermé le moule, la fermeture mobile 8 actionnée par le cylindre hydraulique horizontal 9 obture la bague d'attaque 6 grâce à un contact métal sur métal. Les deuxième et troisième soupapes électromagnétiques 28 et 29 étant fermées, la première soupape électromagnétique 27 s'ouvre, ce qui relie la source de gaz à haute pression à l'empreinte du moule de coulée. Après avoir atteint la pression P déterminée, la première soupape électromagnétique 27 se ferme et le porteur de la masselotte30 se déplace d'un mouvement égal à celui du cylindre hydraulique vertical vers le bas, jusqu'à ce qu'il réalise une étanchéité métal sur métal dans le logement formé des blocs mobile et fixe 1 et 2. Simultanément avec la formation dans l'espace de l'empreinte de la pression P au moyen du canal 18 se déverse une portion de fonte dans la chambre d'injection horizontale 3 de manière que, dans l'espace du demi-cylindre 17 qui rend étanche l'ouverture du déversement de la fonte 15, la pression soit égale à la pression atmosphérique Po. A la suite du déversement de la quantité nécessaire de fonte, l'ou- verture verticale du demi-cylindre 17 est obturée par le plateau d'étanchéité mobile 22 lorsque le canal 18 a tourné autour de son axe horizontal et a pris sa position de non fonctionnement à l'intérieur du demi-cylindre 17.A ce moment, on donne la commande de la mise en mouvement en avant du piston d'injection 4 de manière que, après la fermeture de l'ouverture de déversement de la fonte 15, on donne en même temps deux nouvelles commandes, à savoir la commande pour l'ouverture de la seconde soupape électromagnétique 28 par laquelle, dans l'espace de la chambre d'injection horizontale 3 derrière le piston d'injection 4 et dans l'espace relié avec lui par le demi-cylindre 17, se crée une pression de gaz P égale à celle de l'empreinte du moule, et une commande de mise en position finale à gauche de la fermeture mobile 8, de façon que la fonte remplisse l'empreinte du moule grâce au mouvement du piston d'injection 4. Après la solidification du moulage, sous l'effet de la contraction spontanée de l'alliage, il se forme un jeu entre les parois du moule et du moulage par lequel s'effectue le lien entre le gaz comprimé par la masselotte à travers les canaux de ventilation avec le gaz du conduit de gaz 26. En ouvrant la troisième soupape électromagnétique 29 la pression du système diminue jus qu'a la pression atmosphérique, qui sert de signal pour la marche arrière du porteur de la masselotte 30 et du plateau d'étanchéité mobile 22 au moyen des cylindres hydrauliques respectifs. La commande d'ouverture du moule suit et le mécanisme éjecteur de la machine à piston est mis en marche par lequel le moulage est éjecté du bloc mobile 1. Après la préparation nécessaire de l'équipement, le moule se ferme et il est pret pour un nouveau cycle de coulée. REVENDICATIONS 1. Procédé pneumatique à piston pour la coulée de métaux et d'autres matériaux, destiné plus spécialement aux machines à piston à chambre d'injection horizontale, dans lequel la coulée s'effectue sans pression en même temps qu'agit la contre-pression du gaz, tandis que la solidification de la fonte dans le moule se déroule sous l'effet de la pression bilatérale dans les limites de 15-25 MPa, earaetérisé en ce que, avant le commencement de la coulée, la cavité du moule et l'espace de la chambre d'injection horizontale se séparent et ensuite dans la cavité du moule se crée une pression de gaz,de façon qu'en meme temps, dans la chambre d'injection horizontale, se déverse la fonte et que pendant le commencement de la coulée, la cavité du moule et l'espace de la chambre d'injection horizontale soient reliés. 2. Equipement pour la réalisation du procédé selon la revendication 1, incluant un bloc mobile (1) et un bloc fixe (2) montés respectivement sur un plateau mobile et sur un plateau fixe de la machine à piston pour la coulée sous pression à chambre d'injection horizontale (3) dans laquelle est placé un piston d'injection (4) avec sa tige, de manière que la chambre d'injection horizontale (3) soit munie d'une ouverture (15) pour le déversement de la fonte, tandis que dans le bloc fixe (2) est monté une bague d'attaque (6), ce bloc fixe étant relié à la chambre d'injection,et dansle bloe mobile(1)sontmontés des éjecteurs, caractérisé en ce que dans le bloc mobile (1) est placé une fermeture mobile (8), reliée au cylindre hydraulique horizontal (9) qui est fixé rigidement au bloc mobile (1), de façon que dans la bague d'attaque (6) soit formée une portée (31) pour la partie frontale de la fermeture mobile (8), tandis que l'ouverture (15) pour le déversement de la fonte dans la chambre d'injection horizontale (3) est rendue étanche par rapport à un demi-cylindre (17) fixé rigidement à la chambre d'injection horizontale (3), ce demi-cylindre (17) comportant un canal (18) fixé au demi-cylindre et à un plateau d'étanchéité mobile (22) par des ressorts (25 et 24), ce plateau d'étanchéité mobile (22) étant disposé sur des colonnes de guidage horizontales (19) qui sont fixées rigidement au demi-cylindre (17) et à un plateau porteur (20) sur lequel est monté un second cylindre hydraulique horizontal (23) relié au plateau d'étanchéité mobile (22), tandis que l'espace dans le demi-cylindre (17) et l'espace de la chambre d'injection horizontal (3) , derrière le piston d'injection (4), sont reliés par un conduit de gaz commun (26).