Brevet FR2529492A1 — publié le 19840106

La présente invention concerne la métallurgie, plus précisément la fonderie, et a notamment pour objet un moule pour la production de moulages par refoulage. Elle peut hêtre appliquée avec une efficacité maximale à la coulée de gros moulages du type panneau ou coque, dont ceux à bossages sous la forme de nervures de rigidité et de supports, et peut trouver des applications étendues dans la construction des navires, des avions, etc., ainsi que dans la fabrides pièces remplissant des fonctions essentielles, quand la matière constitutive coulée doit avoir une grande stabilité. En outre, l'invention peut être appliquée à la fabrication de panneaux, de trappes, de portes, de cabines, dont celles des ascenseurs, et des contenants tels que des conteneurs, des fats, des bouteilles, des bacs. Pour fabriquer les gros moulages à parois minces de l'ordre de 2 à 5 mm , correspondant à l'épaisseur de la pièce finie, au cours de la dernière decennie une grande extension a été donnée au procédé de moulage dit par refoulage. Ce procédé consiste essentiellement à rapprocher de force les demi-moules ou les parties constitutives d'un moule ouvrant, de façon que la plus grande partie du métal liquide ayant été coulé au préalable dans sa chambre de réception en soit refoulé directement et à travers les chambres des attaques dans la chambre de formation du moulage proprement dit. La qualité du moulage ainsi obtenu et de son métal constitutif est tributaire dans une grande mesure de la correspondance de la hauteur du niveau et de la vitesse du métal fondu dans la chambre formante aux valeurs calculées respectives à chaque instant déterminé au cours du rapprochement des demi-moules, ce qui, à son tour, est déterminé dans une grande mesure parlenaveau du métal fondu dans la diambre de ré tion immédiaIment avsnt le début du rapprodhement des demi-mxles, Les écarts de ce niveau par par à la valeur optimale sont déterminés parles possibilités des moyens utilisés pour l'alimentation en mécsl fondu quantb la précision du dosage et par les variations du volume de la chambre de réception au cours de l'utilisa- tion de la machine. Pour la coulée par refoulage on emploie des moules ouvrants, comprenant unsocle sur lequel, s'il est nécessaire de produire des moulages du type coque, sont placés un noyau, des demi-moules dont l'un au moins est réalisé de façon qu'il puisse se déplacer, tout en étant étroitement appliqué sur le socle plat ou cylindrique,suivant une trajectoire rectiligne ou radiale, assurant le rapprochement et l'éloignement des demi-moules des joues réalisées de façon qu'elles s'appli quent-étrOitemerlt sur le socle et sur les demi-moules à leur plan de joint, les parois coté intérieur des demi-moules, du socle et des joues formant une cavité partagée par des saillies de transition d'au moins l'un des demi-moules en une chambre inférieure de réception du métal, des chambres d'alimentation latérales et une chambre formante centrale mises en communication entre elles (cf., par exemple, "Les moules de fonderie pour les alliages non ferreux " par V.Nyinogradov, Moscou, Mashinostroenie, 1981,pop35, 37). Quand on utilise de tels moules, par exemple dans les machines à mouler par refoulage à rapprochement des demi-moules par translation plane, le socle du moule ouvrant est fixé au centre du bAti, et les demi-moules sont fixés sur des traverseslié aw:mcntrts dl extrémité du bâti au moyen de glissières et d'actionneurs pour le rapprochement et l'éloigne ment des demi-moules. Pour la fermeture étanche des écartements entre les demi-moules et le socle, les joues sont montées sur l'un des demi-moules ou sur des montants supplémentaires du bats, avec possibilité de mouvement alternatif rectiligne ou angulaire.Pour ce type de machine, l'actionneur de déplacement des demi-moules sur les traverses comporte un moyen de retardement lors du rapprochement des demi-moules, un moyen de synchronisation de leur rapprochement dans le cas où au moins deux demi-moules sont réalisés mobiles, et un moyen de réglage de leur vitesse de rapprochement. Dans les machines connues, la régulation du niveau du métal fondu coulé dans la chambre de réception du métal s'effectue avec emploi de poches jaugées, de dispositifs magnétodynamiques, de dispositifs d'expulsion, etc., assurant l'admission d'une dose prédéterminée de métal fondu. Comme les dispositifs mentionnés d'alimentation dosée en métal fondu ne sont pas toujours en état d'assurer la précision requise du dosage par suite de la destruction du revêtement, de la formation d'excroissances et de 1' inertie et que, en outre, lors de la détermination de la dose de métal fondu nécessaire, il s'avère impossible de prendre en considération avec une précision suffisante tous les facteurs influant sur les variations de volume de la chambre de réception du métal,parmi lesquels il faut noter en premier lieu la formation d'excroissances restant apres les coulées précédentes, les variations de l'épaisseur du revêtement par suite de sa destruction et de l'exécution des travaux périodiques de réfection, ainsi que les fluctuations des dimensions de la paroi sous l'action de'la chaleur des dispositifs chauffants et du métal fondu, etc., on n'a pu réussir Jusqu'à présent à obtenir, immédiatement avant le rapprochement des demi-moules, une hauteur du niveau de métal fondu dans la chambre de réception du metal qui permettrait de supprimer les écarts de la hauteur et de la vitesse du métal fondu par rapport aux valeurs calculées prescrites à chaque instant déterminé de rapprochement des demi-moules et d'assurer ainsi une haute qualité stable des moulages et du métal les constituant en résistance mécanique et homogénéité de structure. On s'est donc proposé de créer un moule pour la production de moulages par refoulage, qui permettrait d'obtenir des moulages de qualité améliorée en résistance mécanique et homogénéité de structure avec un haut degré de stabilité, grace à la suppression des fluctuations de niveau du métal fondu dans la chambre de réception du métal, immé diatement avant le rapprochement des demi-moules, dues aux écarts de la quantité de métal en cours de coulée par rapport à la dose calculée prescrite, ainsi qu'aux fluctuations du volume de la chambre de réception du métal dans le moule au cours de l'utilisation de la machine à mouler par refoulage. La solution consiste en un moule pour la production de moulages par refoulage, réalisé ouvrant, comprenant un socle, des demi-moules dont l'un au moins est réalisé de façon qu'il puisse se déplacer sur le socle pour le rapprochement et l'éloignement des demi-moules, des joues montées dans la zone du plan de joint des demi-moules, les parois côté intérieur du moule, celles du socle, des demi-moules et des joues constituant une cavité qui est partagée par des saillies d'au moins l'un des demi-moules entre chambre inférieure de réception du métal, des chambres latérales d'alimentation et une chambre centrale formante, moule dans lequel, d'après l'invention, il y a au moins une cavité de volume variable, mise en communication avec la chambre de réception du métal. L'avantage d'un tel moule consiste en ce que, graQ à la présence de ladite cavité de volume variable, mise en communication avec la chambre de réception du métal, il devient possible d'assurer, au cours du rapprochement des demi-moules, une variation de la hauteur du niveau et de la vitesse du métal fondu dans la chambre formante en accord avec les valeurs calculées, de supprimer l'inflv.ence des fluctuations de niveau du métal fondu dans la chambre de réception, immédiatement avant le rapprochement des demimoules, résultant du manque ou de l'excès de métal versé, ainsi que des variations du volume de la chambre de réception, et d'obtenir ainsi des moulages à propriétés physicochimiques et homogénéité de structure améliorées, tant dans les limites d'un moulage que dans les moulages successifs. Il est avantageux que la cavité de volume variable soit réalisée sous la forme d'un évidement dans la masse de l'une des parois de la chambre de réception, mis en communication avec ladite chambre de réception, et de placer un piston commandé dans cet évidement. Une telle solution technique rend la conception simple et permet d'atteindre d'une manière simple les objectifs fixés, sans augmentation de l'encombrement, en utilisant les volumes des parties ouvrantes. Il est préférable que l'évidement contenant le piston soit situé dans la paroi du demi-moule réalisé mobile, la génératrice de la surface dudit évidement et celle de la surface du piston qui coopère avec elle colncidant avec la direction de déplacement des demi-moules. L'avantage d'un tel moule consiste an ce que, après sa formation, le moulage solidifié dans la cavité ne s'oppose pas à 11 éloignement des demi-moules et, en se séparant alors des demi-moules, permet le démoulage par la méthode ordinaire, immédiatement après l'éloignement des demi-moules, sans recours à des moyens techniques supplémentaires et sans dépenses supplémentaires de main d'oeuvre et de temps. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un moule conforme à l'invention en cas d'utilisation d'un noyau, ainsi qu'une partie de la machine à mouler par refoulage à rapprochement des demi-moules par translation plane, les demi-moules étant représentés en traits continus avant le rapprochement, et en traits interrompus, dans la position correspondant au moment de l'achèvement de la mise en forme du moulage;; - la figure 2 représente à plus grande échelle la partie encerclée A de la figure 1 - la figure 3 représente une vue en coupe horizontale suivant III-III de la figure 2; - la figure 4 représente une vue en coupe d'un moule conforme à l'invention, sans noyau, avec un seul demi-moule mobile, ainsi qu'une partie de la machine à mouler par refoulage à rapprochement angulaire des demi-moules, les demi-moules étant représentés en traits continus avant leur rapprochement, avec le métal fondu versé dans la chambre de réception, et en traits interrompus, dans la position correspondant au moment de l'achèvement de la mise en forme du moulage. Les différents modes de réalisation du moule faisant l'objet de l'invention, ainsi que le principe de son fonction- nement et de celui de ses éléments constitutIfs fonctionnant pendait la mise en forme du moulage séparément ou en conåu- gais on avec certains organes de travail de la machine à mouler par refoulage > vont maintenant entre examinés. Vu que le principe de fonctionnement du moule est difficile à comprendre quand il est décrit séparément du fonctionnement de la machine, le fonctionnement du moule faisant l'objet de l'lnvention est décrit en conJugaison avec le fonctionnement de certains éléments de la machine, qui sont connus en soi et neoencernent pas directement l'invention, et qui, de ce fait, ne seront pas décrits en détail afin de mieux faire ressortir l'essentiel de l'invention. Le moule faisant ltobjet de l'invention est ouvrant, étant constitué de parties séparables l'une de l'autre. Il est constitué par un socle 1 (figure 1), des demi-moules 2 et des joues 3. Pour obtenir des moulages du type coque, on monte au centre du socle 1, à l'aide d'une tige 4 de repérage, un noyau 5. Pour obtenir les moulages du type panneau, on ne recourt pas, en règle générale, à l'emploi d'un noyau (figure 42 Les demi-moules 2, ou au moins l'un d'eux (figure 4), sont réalisés de façon fusils puissent se déplacer tout en étant étroitement appliqués sur le socle 1, suivant un traJet assurant leur rapprochement et leur éloignement.Pour les machines de coulée par refoulage à translation plane et à déplacement angulaire des demi-moules, les surfaces coopérantes respectives 6 et 7 du socle 1 et des demi-moules 2 sont réalisées planes (figure 1) ou cylindriques (figure 4). Les joues 3 sont réalisées de façon qu'elles puissent s'appliquer étroitement sur le socle 1 et sur les demi-moules 2 à leurs plans de Joint. Les parois 8,9, 10 et 11orientés vers l'intérieur du moule, respectivement du socle 1, des demi-mou les 2 et des joues 3, ainsi que, le cas échéant, celles du noyau 5, forment une cavité qui est partagée par des saillies 12 de transition, réalisées au moins sur l'un des demi-moules 2, en une chambre inférieure 13 de réception du métal, des chambres latérales 14 d'alimentation et une chambre formante centrale 15, mises en communication entre elles. Dans le moule conforme à l'invention, il y a au moins une cavité 16 de volume variable (figures 2,3), mise en communication avec la chambre 13 de réception du métal. Cette cavité 16 est ménagée dans la paroi 9 et contient un piston 18, mu par un actionneur 17. Elle est réalisée sous la forme d'un évidement dont la génératrice est disposée suivant la direction de déplacement des demi-moules 2 au cours de leur rapprochement. De la sorte, la cavité 16 est de volume variable, la valeur de ce volume étant fonction du déplacement du piston 18 qui y est placé. Par déplacement du piston 18 on peut donc modifier le niveau du métal fondu dans la chambre de réception 13 qui est mise en communication avec la.cavité 16. Sur les figures 1, 4, on n'a représenté qu'une seule cavité 16, mais il Va de soi que le nombre de telles cavités peut être plus grand. Ces cavités peuvent aussi entre ménagées dans d'autres pièces ou parties du moule, à savoir, dans les parois 8, 10 du socle 1 et/ou des demi-moules 2 et/ ou des joues 3, sous forme de canaux dans lesquels sont placés des pistons commandés par des actionneurs, réalisés d'une manière analogue à celle représentée sur les figures 1, 2, 3, 4. Plus haut on a décrit, avec référence aux dessins, le recours à une cavité cylindrique, mais il est possible d'utiliser d'autres configurations. Au point de vue de l'obtention d'un démoulage simple, il est préférable de disposer les cavités 16 dans les parois 9 des demi-moules 2 mobiles, la génératrice des surfaces 19 des cavités 16 et la génératrice des surfaces 20 des pistons 18 coopérant avec les surfaces 19 cotncidant avantageusement avec la direction du déplacement des demi-moules 2 mobiles (figures 1, 4). Il convient de ne pas perdre de vue quelles pistons peuvent être remplacés par des membranes élastiques souples ou par tout autre dispositif permettant de changer le volume de la cavité supplémentaire, c'est-à-dire d'obtenir une cavité de volume variable. Dans le cas où le moule faisantltob3t del'invEntkn e employé dans une machine à a' rriemt des demi-maies par translation plane, Bn utilise un socle 1 et des demi-moules 2 à surfaces coopérantes planes 6,7 (fig; 1) En cas d'utilisation du moule faisant l'objet de l'invention dans une machine de moulage par refoulage à déplacement angulaire des demi-moules, on utilise un socle 1 et des demi-moules 2 à surfaces coopérantes cylindriques comme montré à la figure 4. Dans les deux genres de machines, le socle 1 du moule est fixé au centre du bAti 21, et les demi-moules sont fixés sur des traverses 22. L'une au moins des traverse3 22 est liée aubEt 21 par un assemblage mobile 23 et des actionneurs 24. La liaison des autres traverses au bAti est réalisée d'une manière analogue ou rigide. Les joues 3 sont montées sur le bAti 21 ou sur un demi-moule 2. La liaison des joues 3 au bAti 21 ou au demi-moule 2 est réalisée soit à l'aide d'un assemblage mobile permettant leur déplacement par des actionneurs, soit d'une manière rigide (non montrée sur les figures 1, 2, 3, 4). Dans le circuit d'alimentation des actionneurs 24 de déplacement des demi-moules 2 et des traverses 22 sont intercalés des moyens de régulation de leur vitesse de rapprochement et de synchronisation de leur déplacement dans le cas où au moins deux demi-moules 2 sont réalisés mobiles (non montré sur les figures 1, 2, 3, 4). Dans le cas où la cavité 16 est réalisée dans les parois des demi-moules 2 mobiles, les actionneurs 17 de déplacement des pistons 18 sont fixés sur les demi-moules 2 ou les traverses 22. Les actionneurs 17 sont commandés par un dispositif 25 à tiroirs, d'après les signaux provenant d'un module 26 de comparaison, qui est relié à des capteurs 27, 28, 29 de niveau~du métal situés sur au moins l'une des parois latérales 8, 9,10 de la chambre 13 de réception du métal. Le capteur 28 est situé au niveau calculé de remplissage en métal fondu, et les capteurs 27 et 29, respectivement plus haut et plus bas. Le moule conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. Les demi-moules 2 du moule, fixés aux traverses 22, sont mis dans une certaine position initiale à l'aide des actionneurs 24. Alors que les Joues 3 sont étroitement appliqués sur les surfaces de joint des demi-moules 2 et du socle 1, on verse dans la chambre 13 de réception une dose de métal fondu, à l'aide d'une poche ou de tubes. On laisse séjourner le métal fondu dans la chambre 13 de réception pendant un certain temps. Immédiatement avant le rapprochement de demi-moules 2, on détermine l'écart du niveau du métal fondu dans la chambre 13 de réception à l'aide des capteurs 27, 28, 29.Si le niveau est au-dessus du niveau calculé, ce qui est indiqué par le capteur 27, le module 26 de comparaison envoie des signaux au dispositif 25 à tiroirs, et les actionneurs 17 déplacent le piston 18 de façon à augmenter le volume de la cavité 16 mise en communication avec la chambre 13 de réception du métal. Le piston est déplacé jusqu'à ce que le niveau du métal fondu atteigne dans la chambre 13 de réception le niveau calculé, indiqué par le capteur 28. Si le niveau est trop bas dans la chambre 13 de réception, ce qui est indiqué par le capteur 29, le module 26 de comparaison fait déplacer le piston dans le sens contraire du précédent. Après réglage du niveau du métal fondu dans la chambre de réception du métal, les actionneurs 17 sont arrêtés, et les demi-moules 2 fixés aux traverses 22 sont déplacés par les actionneurs 24 jusqu'à une position prédéterminée, d'après le signal provenant des moyens de régulation de leur vitesse de rapprochement (non représentés sur les figures 1, 2, 3, 4). Lors du rapprochement des demi-moules 2, le métal fondu passe de la chambre de réception 13 dans la chambre formante 15 dire tement et via les chambres latérales d'alimeitation 14. Grace au niveau stable du métal fond. dans la capacité de réception au moment initial de la mise en forme du moulage, on obtient une correspondance stricte entre la vitesse d'écoulement du métal fondu et son niveau dans le moule à chaque instant du remplissage de la chambre formante 15. Après la mise en forme ainsi réalisée du métal fondu, on laisse les demi-moules 2 séjourner dans une position rap,rochée prédéterminée; Jusqu'à solidification du métal fondu et refroidissement préliminaire du moulage. Ensuite les demi-moules 2 sont éloignés et le moulage est extrait. L'application du moule faisant l'obJet de l'invention permet de produire des moulages de haute qualité, grace à la suppression de la dispersion du régime hydraulique de remplissage de la chambre formante, résultant de l'obtention du niveau initial calculé dumétal fondu dans la chambre de réception à l'instant initial de la mise en forme du moulage. REVENDICATIONS 1. Moule pour la production de moulages par refoulage, du type ouvrant constitué de parties séparables et comprenant un socle (1), des demi-moules (2) dont l'un au moins est réalisé de façon qu'il puisse se déplacer sur le socle (1) pour le rapprochement et l'éloignement des demi-moules, des joues (3) montées dans la zone du plan de joint des demi moules, les parois (8, 9, 10), orientées vers l'intérieur du moule, respectivement du socle, des demi-moules et des joues, constituant une cavit qui est partagée -par des saillies (12) d'au moins l'un des demi-moules en une chambre inférieure (13) de réception du métal, des chambres latérales (14) d'alimentation et une chambre centrale formante (15), caractérise en ce qu'il comporte au moins une cavité (16) de volume variable, mise en communication avec la chambre (13) de réception du métal. 2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (16) de volume variable se présente sous forme d'un évidement réalisé dans la masse de l'une des parois (8, 9, 10) de la chambre (13) de réception du métal et mis en communication avec ladite chambre (13) de réception, et dans lequel est monté un piston (18). 3. Moule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'évidement contenant le piston (18) est situé dans la paroi (9) du demi-moule (2) mobile, la génératrice de la surface (19) de l'évidement et celle de la surface (20) du piston (18) qui coopère avec elle coSncidant avec la direction de déplacement du demi-moule (2).