Brevet FR2566301A1 — publié le 19851227

La présente invention a pour objet un procédé de moulage dans un moule métallique en maintenant chaudes une ou plusieurs zones du moule, et il est destiné à couler dans ce moule des alliages fondus de fer gris, de fer allié, de fer nodulaire, d'acier ou d'alliages non ferreux, cette chaleur étant induite au moyen d'un apport d'énergie calo- rifique fourni par le passage d'un courant électrique entre des électrodes ou par des champs à fréquence normale ou à haute fréquence. Depuis de nombreuses annnées, on a tenté de fondre, dans des moules métalliques, divers types d'allia- ges non ferreux, de manière à éliminer les divers problèmes provenant d'un moulage aux sables agglomérés par divers procédés. Bien que dans le domaine des métaux et des allia- ges à bas point de fusion on ait obtenu des résultats très notables, en ce qui concerne les composés ferreux, comme le fer gris, le fer allié, le fer nodulaire et notam- ment l'acier, les gains ont été moins importants. Les principales difficultés sont dues aux nombreux problèmes impliqués dans la commande de la solification d'un composé à point de fusion élevé moulé dans une coquille et, surtout, dans la résolution en secondes de l'apport métallique nécessaire pour compenser la contraction volumétrique expérimentée dans le passage de l'état liquide à l'état solide de l'alliage en question, en contact avec un milieu de diffusion thermique plusieurs fois supérieur au sable, parfois augmenté par un refroidissement supplémentaire. On donne, ci-après, la finalité poursuivie par la mise en pratique du nouveau procédé conforme à la pré- sente invention. On connait trop le fait que, dans le passage de l'état liquide à l'atat solide d'un métal fondu, notamment dans le cas du fer allié et surtout de l'acier, il se produit une diminution de volume. Afin de compenser une telle diminution de volume, il est néces- saire d'apporter du métal fondu supplémentaire précisément dans la zone o se produit la solidification ultime. C'est ce qui est effectué dans les moules par les masses supplé- mentaires de métal fondu appelé masselotte. Quand il s'agit de coulée dans des moules métal- liques, les difficultés augmentent car la diffusion ther- mique du moule est très supérieure à celle du sable, et la contraction de la pièce se produit très rapidement, cette contraction étant parfois accélérée par la réfrigération forcée du moule avec de l'air ou de l'eau. Dans les procédés de moulage habituels, on utili- se des inserts isolants et exothermiques destinés à mainte- nir liquide, le plus de temps possible, le métal contenu dans les masselottes. L'emploi de ces inserts présente, dans le cas de la fusion dans un moule métallique, de sérieux inconvé- nients surtout en cas de fabrication en série, car il faut placer ces éléments dans des emplacements adéquats, puis les fixer d'une quelconque manière, ce qui n'est pas toujours possible, et surtout retirer les résidus avant la coulée suivante. D'autre part, la proportion en volume de ces masselottes par rapport à la taille de la pièce est considérable étant donné la vitesse à laquelle se refroidit le métal du moule proprement dit. Dans le cas o il s'agit de couler diverses pièces dans un même moule, le procédé cité n'est pas uti- lisable car les gaz provenant de la réaction du métal avec le revêtement posent de gros problèmes. Le procédé conforme à la présente invention tend à éviter les inconvénients de la technique antérieure en permettant de faire abstraction d'un quelconque élément supplémentaire à l'intérieur du moule métallique, et il a pour finalité de pouvoir apporter la quantité de métal fondu nécessaire pour obtenir un caractère entièrement compact de la pièce fondue, en partant du plus petit volu- me possible de masselotte. Du fait qu'il ne se produit aucune combustion ni aucune réaction chimique, le procédé conforme à la pré- sente invention garantit l'absence de gaz nocifs suspecti- bles d'être occlus dans la pièce fondue, en contribuant également à l'absence de contamination ambiante. Le procédé conforme à l'invention permet en outre la coulée de diverses pièces à l'intérieur du même moule, les pièces étant alimentées successivement l'une à travers l'autre, puisqu'au moment de la solidification chacune des pièces aura un mécanisme de refroidissement autonome. Un autre résultat obtenu par le procédé conforme à la présente invention concerne la réduction maximale de la section de liaison entre la pièce et la masselotte, ce qui suppose une économie de matière et une économie consi- dérable dans le travail de séparation de la pièce et de la masselotte et du finissage ultérieur de la pièce coulée. Conformément à l'invention, le procédé de moula- ge dans un moule métallique en maintenant chaudes une ou plusieurs zones du moule est destiné à couler dans un moule des alliages fondus et il est caractérisé essentiel- lement en ce qu'il comprend une opération de réglage dans le temps de la température du métal coulé dans une coquille afin de retarder la solidification dans des zones détermi- nées, cette opération étant produite par un apport d'éner- gie calorifique provoqué par le passage d'un courant élec- trique à travers des électrodes. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisations de l'objet de l'in- vention sont représentées, à titre d'exemples non limita- tifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une élévation schématique d'un premier moule métallique mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention. La fig. la est une coupe schématique illustrant un détail de réalisation du moule de la fig. 1. La fig. 2 est une élévation schématique d'un second moule métallique. La fig. 2a est une coupe schématique illustrant un détail de réalisation du moule de la fig. 2. La fig. 3 est une élévation schématique d'un troisième moule. La fig. 3a est une coupe schématique illustrant un détail de réalisation du moule de la fig. 3. La fig. 4 est une élévation schématique d'un quatrième moule. La fig. 4a est une coupe schématique illustrant un détail de réalisation du moule de la fig. 4. On décrit maintenant en relation avec le dessin un procédé dans lequel on part d'un moule métallique ou d'une coquille présentant le nombre d'empreintes que l'on estime nécessaire pour obtenir une ou plusieurs pièces de chaque coulée. Le moule est formé par deux pièces symétriques ou asymétriques avec son système correspondant de canaux de distribution, d'entrées, de conduits, d'évents pour l'évacuation des gaz et, dans ce cas, des masselottes correspondantes. Le remplissage du moule peut se faire par le procédé que l'on considère le plus approprié en partant de la coulée par gravité, c'est-à-dire en cascade, en siphon, etc. et en combinant cette opération avec le moment de chauf- fage dans les zones critiques (voir fig. 1, 2, 3 et 4). Au dessin, la référence 1 correspond aux électro- des de chauffage, ce chauffage pouvant être réalisé égale- ment par des bobines 4. La zone critique est représentée au dessin par la référence 2. La coulée par gravité en siphon est représentée au dessin par la référence 5, et quand la coulée est réalisée par gravité en cascade, celle- ci est représentée au dessin par la référence 6. La réfé- rence 3 correspond aux masselottes, la pièce fondue étant représentée en 4. Les bobines de chauffage sont représen- tées par la référence 7. La référence 8 correspond à un moule métallique à titre d'exemple non limitatif. Selon le procédé choisi, on place dans chaque partie de la coquille les éléments suivants: - une ou plusieurs électrodes de graphite ou d'autre matière en face des parties correspondantede la coquille, les électrodes étant isolées du moule par une gaine en céramique qui ne dépasse pas. Les électrodes sont introduites par la partie supérieure de la coquille de manière que l'extrémité externe puisse être reliée à la source génératrice d'énergie. une ou plusieurs demi-bobines dont les deux ex- trémités affleurent à la surface de chaque demi-coquille, de telle manière qu'à la jonction des deux parties, elles puissent former des anneaux. Dans chaque cas, les bobines peuvent ou non entrer en contact direct avec le métal fondu. Ces demi- bobines sont de même introduites par la partie postérieure des coquilles et reliées à une source génératrice de cou- rant électrique induit par des champs à fréquence normale ou à haute fréquence. A la fin du processus de coulée, selon la matière fondue, le type de pièce, le volume de cette dernière, la taille de la masselotte, le refroidissement utilisé, le système de coulée, etc, on relie le dispositif correspon- dant qui, dans le temps minimal requis,fournit l'énergie nécessaire pour produire dans chaque cas le chauffage correct pour retarder la solidification dans la zone des- tinée à apporter le métal fondu au creux produit dans la pièce avant que celle-ci ne passe dans sa totalité à l'état solide. Une fois l'effet désiré produit, on déconnecte le dispositif de sorte que la consommation en énergie est réduite au minimum; on ouvre la coquille et on procède à l'extraction des pièces. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage dans un moule métallique en maintenant chaudes une ou plusieurs zones du moule, le procédé étant destiné à couler dans le moule des alliages fondus et étant caractérisé essentiellement en ce qu'il comprend une opération de réglage dans le temps de la température du métal coulé dans une coquille afin de retar- der la solididifcation dans des zones déterminées, cette opération étant produite par un apport d'énergie calorifi- que provoqué par le passage d'un courant électrique à tra- vers des électrodes. 2. Procédé de moulage dans un moule métallique en maintenant chaudes une ou plusieurs zones du moule, ce procédé étant destiné à couler dans le moule des alliages fondus selon la revendication 1 et étant caractérisé essen- tiellement en ce qu'il comprend une opération de chauffage d'une ou de plusieurs zones d'une coquille par l'intermé- diaire d'un apport d'énergie calorifique provoqué par des courants induits à fréquence normale ou à haute fréquence. 3. Procédé de moulage dans un moule métallique en maintenant chaudes une ou plusieurs zones du moule, le procédé étant destiné à couler dans le moule des alliages fondus selon l'une des revendications 1 ou 2 et étant ca- ractérisé essentiellement en ce qu'il comporte une opéra- tion de moulage de pièces fondues en coquille de fer gris, de fer allié, de fer nodulaire, de fer carboné compact, d'acier et d'alliage non ferreux, et en ce qu'on produit un chauffage dans des zones déterminées qui assure un apport de métal fondu supplémentaire,pendant la solidifi- cation des pièces, de manière que celles-ci soient totale- ment compactes.