Brevet FR2565858A1 — publié le 19851220

Moule monobloc autoporteur en sable, comportant des alvéoles de dégazage. La présente demande est liée au brevet US No 4 340 108 délivré le juillet 1982, et à la demande de brevet US No 574 938 déposée le 27 janvier 1984, ces deux documents étant incorporés aux présentes à titre de références. Les moules monoblocs, rigides, autoporteurs, perméables aux gaz, liés à basse température et en grains de-sable qui sont décrits dans ce brevet et cette demande ont réussi, au cours des années qui viennent de s'écouler, à remplacer dans de nombreuses applications les moules en céramique résistant à des températures élevées et plus coûteux. Mais dans certaines applications telles que celles dans lesquelles l'extrémité inférieure de la cavité de moulage s'étend sur une grande distance au- dessous de la surface du métal fondu qui est aspiré par le passage d'entrée et dans la cavité du moule par application d'une dépression sur la surface supérieure du moule, des défauts gazeux se traduisant par des pièces coulées défectueuses ont posé parfois un problème. De plus, l'épaisseur des pièces coulées a parfois été limitée par des défauts gazeux apparaissant avec l'augmentation de l'épaisseur des pièces. La présente invention concerne le coulage de métaux dans des moules monoblocs, rigides, autoporteurs, perméables aux gaz, liés à basse température et en grains de sable, présentant une ou plusieurs cavités de moulage aptes à être remplies de métal fondu par application d'une dépression sur la surface supérieure du moule alors que la surface inférieure du moule est immergée, avec les extrémités ouvertes des passages d'entrée dans la cavité du moule, dans le métal fondu. Plus particulièrement, elle concerne des-perfectionnements apportés à ces moules, permettant d'y couler certains types de pièces, en particulier celles présentant des cavités moulées profondes et celles dont l'épaisseur de paroi est importante, qui soient exemptes de défauts gazeux que l'on verrait autrement apparaître. La présente invention, comme les inventions du brevet et de la demande mentionnés, ne concerne que les moules du type lié à basse température et en grains de sable, qui s"'autodétruisent" en quelques secondes en présence de métaux ferreux fondus. Ces moules ont été utilisés pendant des décennies pour le coulage par gravité, mais selon une construction très différente selon laquelle les passages d'entrée étaient disposes dans le plan de séparation du moule depuis les cavités du moule et se terminaient par leurs extrémités ouvertes sur le c6té ou le dessus du moule, dans le plan de séparation de ce moule. Cependant, jusqu'au moment de l'invention du brevet et de la demande de brevet mentionnés dans le préambule qui ont recours à une conception nouvelle du moule dans laquelle au moins des parties des passages d'entrée s'étendent perpendiculairement au plan de séparation du moule et se terminent par leurs extrémités ouvertes sur la surface inférieure du moule, de tels moules liés à basse température et en grains de sable n'ont jamais été utilisés avec succès pour la coulée sous vide, bien qu'on connaisse depuis longtemps leurs avantages de prix de revient par rapport aux moules en céramique haute température. L'art antérieur est donc uniquement limité à de tels moules. n0 La présente invention concerne des moules monoblocs, rigides, autoporteurs, perméables aux gaz, liés à basse température et en grains de sable, présentant des surfaces périphériques latérales s'étendant entre des surfaces supérieure et inférieure espacées verticalement, avec des cavités de moulage espacées entre elles, reliées à des passages dont l'extrémité inférieure ouverte débouche sur la surface inférieure du moule, aptes à être remplies de métal fondu par les passages d'entrée en appliquant une dépression sur la surface supérieure du moule alors que sa surface inférieure est submergée, avec l'extrémité inférieure ouverte des passages d'entrée, dans le métal 3(0 fondu. L'invention présente cette caractéristique nouvelle qui consiste à prévoir des alvéoles internes de collecte des gaz, adjacents et espacés de chacune des cavités du moule, des passages et des surfaces supérieure et inférieure du moule, destinées à recueillir les gaz des cavités de moulage et des passages d'entrée pendant le remplissage des cavités en vue de leur évacuation contr$lée depuis les alvéoles internes au travers de la surface supérieure du moule, par application d'une dépression. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et dans laquelle on se réfère aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale fragmentaire d'un premier mode de réalisation d'un moule conforme à l'invention, la figure 2 est une vue fragmentaire de dessus de la demi- coquille inférieure du moule de la figure 1, le long de la ligne de séparation 2-2 du moule de la figure 1, la figure 3 est une vue de dessus et en coupe fragmentaire de la demi-coquille inférieure du moule de la figure 1, le long de la ligne de coupe 3-3 de la figure 1, la figure 4 est une vue en perspective de la pièce moulée dans le moule des figures 1 à 3, dont le point d'injection a été cassé, la figure 5 est une vue latérale fragmentaire d'un second mode de réalisation d'un moule conforme à l'invention, la figure 6 est une vue de dessus fragmentaire de la demi- coquille inférieure du moule de la figure 5, dans le plan de la ligne de séparation 6-6 du moule de la figure 5, la figure 7 est une vue latérale fragmentaire en coupe de la demi-coquille inférieure du moule de la figure 5, dans le plan de la ligne de coupe 7-7 de la figure 6, et la figure 8 est une vue en perspective de la pièce moulée dans le moule des figures 5 à 7, dont les points d'injection ont été cassés. Si l'on se réfère aux dessins, les moules qui sont représentés de façon fragmentaire et ne comprenant qu'une unique cavité de moulage sont en général du type montré et décrit dans le brevet et la demande mentionnés dans le préambule, et peuvent comprendre un ensemble de cavités de moulage disposées dans un plan horizontal en vue de leur remplissage simultané par application d'une dépression sur la surface supérieure du moule perméable aux gaz, alors que sa surface inférieure est immergée, avec les extrémités ouvertes des passages d'entrée au-dessous de la surface du métal fondu. Un premier mode de réalisation du moule conforme à l'invention est montré aux figures 1 à 3. La pièce moulée rectangulaire 12 dont le point d'injection 14 a été cassé est montré à la figure 4. Si on se réfère aux figures 1 à 3, le premier mode de réalisation du moule de la présente invention, comme les moules du brevet et de la demande de brevet mentionnés dans le préambule, comprend une moitié supérieure, perméable aux gaz, liée à basse température et en grains de sable, désignée dans son ensemble en 16, et une moitié inférieure, perméable aux gaz, liée à basse température et en grains de sable, désignée dans son ensemble en 18. Les moitiés de moule 16 et 18 sont collées l'une à l'autre dans un plan de séparation généralement horizontal 20, la surface supérieure 17 et la surface inférieure 19 du moule étant espacées verticalement sur les côtés opposés du plan de séparation 20 de ce moule, les surfaces périphériques latérales s'étendant entre elles. La moitié supérieure 16 du moule présente dans sa surface inférieure et dans le plan de séparation 20 des évidements s'étendant vers le haut et constituant la partie supérieure 22 de la cavité de moulage, la partie supérieure borgne 24 formant colonne montante et la partie supérieure horizontale du passage intérieur 26. La moitié supérieure 16 du moule est réalisée selon la technique habituelle de répartition de sable meuble et d'un mélange d'un agent de liaison, et de cuisson pour le durcir sur des demi-gabarits métalliques définissant la forme des évidements, montés sur une plaque de base métallique qui définit le plan de séparation 20 en vue d'obtenir une moitié supérieure de moule 16 présentant une épaisseur de paroi extérieure plus ou moins uniforme, comme. on peut le voir à la figure 1. La moitié inférieure 18 du moule présente dans le plan de séparation 20 de sa surface supérieure des évidements coopérants et s'étendant vers le bas, déterminant une partie inférieure profonde 30 de la cavité de moulage, une partie inférieure borgne 32 faisant partie de la colonne montante et une partie horizontale inférieure 34 du passage interne. Un étroit passage d'entrée 36 s'étend verticalement vers le bas depuis la partie inférieure borgne 32 faisant partie de la colonne montante, dont l'extrémité inférieure ouverte 38 débouche sur la surface inférieure 19 du moule. La présente invention prévoit des alvéoles nouveaux de collecte des gaz adjacents et espacés de chaque cavité de moulage et dtun passage d'entrée, de même que des surfaces supérieure et inférieure du moule. En fonctionnement, lorsque la demi-coquille inférieure 18 est immergée sous la surface S du métal fondu le long d'une ligne horizontale parallèle et située légèrement au-dessous du plan de séparation 20, ces alvéoles ont pour fonction de recueillir les gaz refoulés depuis le passage d'entrée et la cavité de moulage par le métal fondu à mesure qu'il pénètre d'abord dans le passage d'entrée puis dans la cavité de moulage, pendant le remplissage de cette dernière, en vue de son évacuation contrôlée au travers de la surface supérieure du moule pendant l'application d'une dépression sur cette surface, comme montré par les flèches indiquant le parcours suivi par les gaz aux figures 1 à 3, pour éviter des défauts gazeux autrement susceptibles d'apparaître. Plus spécifiquement, l'invention prévoit dans la moitié inférieure 18 du moule un ensemble d'alvéoles de collecte de gaz dont les extrémités inférieures fermées sont adjacentes et espacées de la surface inférieure 19 du moule inférieur et s'étendent jusqu'au plan de séparation 20 du moule. Comme montré aux figures 1 à 3, ceux-ci comprennent l'alvéole 40 adjacent à la partie inférieure 30 de la cavité de moulage et approximativement de même épaisseur, et espacées de son passage latéral d'entrée opposé 36; les alvéoles latéraux 42 et 44 du moule espacés sur les côtés opposés du passage d'entrée 36; et l'alvéole 46 du passage d'entrée espacé de ce passage d'entrée 36 sur le côté opposé du passage 36 par rapport à la partie inférieure 30 de la cavité de mbulage, les alvéoles 42, 44 et 46 ayant approximativement la même section transversale que le passage d'entrée 36. Lorsque les moitiés supérieure et inférieure 16 et 18 du moule sont collées par un adhésif approprié autour de la périphérie de la ligne de séparation 20, la partie supérieure 16 du moule recouvre les extrémités supérieures ouvertes des alvéoles 40, 42, 44 et 46 de manière à constituer des alvéoles collecteurs fermés destinés à recueillir les gaz pendant le remplissage de la cavité de moulage en vue leur évacuation contr8lée au travers de la moitié supérieure 16 du moule. Une autre caractéristique de l'invention consiste dans le fait qu'on prévoit une surface inférieure plate et généralement plane 19 sur la moitié inférieure 18 du moule, de manière que sa surface inférieure soit exempte d'évidements s'étendant entre une cavité de moulage, le passage d'entrée ou un alvéole collecteur de gaz, dans lesquels le métal fondu pourrait pénétrer et perturber le courant désiré pour les gaz vers les alvéoles collecteurs de gaz. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité inférieure ouverte 38 du passage d'entrée est de préférence évasée, comme montré à la figure 1, en vue d'améliorer le contr8le de l'évacuation des gaz pendant le remplissage. Un second mode de réalisation du moule de l'invention est montré aux figures 5 à 7. La pièce moulée 50, constituée par un tube creux et une collerette, est montrée à la figure 8 avec ses points d'injection 52 et 54 cassés. Si on se réfère aux figures 5 à 7, le second mode de réalisation du moule de la présente invention comprend également une moitié supérieure perméable aux gaz, liée à basse température et en grains de sable, désignée dans son ensemble en 56, et une moitié inférieure perméable aux gaz, liée à basse température et en grains de sable, désignée dans son ensemble en 58, avec un noyau généralement cylindrique 61 incorporé entre elles. Les moitiés 56 et 58 et le noyau 61 situé à l'intérieur sont fixés par collage les uns aux autres autour de leurs périphéries, dans un plan de séparation généralement horizontal 60 du moule, la surface supérieure 57 du moule et la surface inférieure 59 du moule étant verticalement espacées sur les côtés opposés du plan de séparation 60 du moule, avec des surfaces latérales périphériques s'étendant entre elles et avec le noyau 61 à l'intérieur du moule assemblé, dont l'axe s'étend le long du plan de séparation 60. La moitié supérieure 56 du moule comprend, dans sa surface inférieure et dans le plan de séparation 60, des évidements s'étendant vers le haut et constituant la partie supérieure 62 de la cavité de moulage présentant des extrémités semi-circulaires et tronconiques destinées à recevoir les extrémités tronconiques du noyau cylindrique 61 et les parties supérieures horizontales et espacées transversalement 63 des passages intérieurs. La moitié supérieure 56 du moule est réalisée de la même manière que la moitié supérieure 16 du moule qui a été décrite ci-dessus et le noyau 61 qui est réalisé avec le même mélange est également cuit de façon à obtenir un noyau solide et perméable aux gaz, qui est assemblé entre les moitiés du moule pour constituer la pièce cylindrique creuse 50 montrée à la figure 8. La moitié inférieure 58 du moule présente, dans sa surface supérieure et dans le plan de séparation 60, des évidements coopérants et s'étendant vers le bas, déterminant une partie inférieure 64, en forme de collerette semi-cylindrique de la cavité de moulage, et des parties 66 et 67 espacées transversalement et constituant la partie horizontale inférieure des passages intérieurs. Des passages d'entrée étroits et espacés transversalement 68 et 69 s'étendent verticalement vers le bas à partir des extrémités des parties inférieures 66 et 67 des passages intérieurs depuis les extrémités des parties inférieures 66 et 67 des passages intérieurs, leurs extrémités inférieures ouvertes 70 débouchant sur la surface inférieure 59 du moule. Le second mode de réalisation de l'invention prévoit également les nouveaux alvéoles fermés collecteurs de gaz adjacents et espacés de chaque cavité de moulage et de chaque passage d'entré, et espacées également des surfaces supérieures et inférieures du moule. En fonctionnement, quand la coquille inférieure 58 a été immergée sous la surface S du métal fondu le long d'une ligne horizontale parallèle et située légèrement au-dessous du plan de séparation 60, ces alvéoles ont pour fonction de recueillir les gaz refoulés des passages d'entrée et de la cavité de moulage par le métal fondu à mesure qu'il pénètre d'abord par les passages d'entrée et ensuite dans la cavité de moulage, pendant le remplissage de cette cavité, en vue de son évacuation contr8lée au travers de la surface supérieure du moule pendant l'application d'une pression réduite sur la surface supérieure de ce moule, comme montré par les flèches indiquant les courants de gaz sur les figures 5 à 7, de manière à éviter des défauts gazeux qui pourraient autrement apparaître. Plus spécifiquement, le second mode de réalisation de l'invention prévoit, dans la moitié inférieure 58 du moule, un ensemble d'alvéoles collecteurs de gaz présentant des extrémités inférieures fermées adjacentes et espacées de la surface inférieure 59 du moule inférieur et s'étendant en direction du plan de séparation 60 du moule. Comme montré aux figure 5 à 7, ils comprennent les alvéoles 72 et 74 espacés transversalement de la cavité de moulage et adjacents aux côtés opposés de la partie en forme de collerette de la partie inférieure 64 de la cavité de moulage, et espacés de ses passages d'entrée latéraux opposés 68 et 69, et un alvéole 76 des passages d'entrée-qui est espacé entre les passages d'entrée 68 et 69. Quand les moitiés supérieure et inférieure 56 et 58 du moule sont collées par un adhésif approprié autour de la périphérie de la ligne de séparation 60, la moitié supérieure 56 du moule recouvre les extrémités supérieures ouvertes des alvéoles 72, 74 et 76 de manière à constituer des alvéoles fermés collecteurs de gaz destinés à recueillir les gaz pendant le remplissage de la cavité de moulage en vue de leur évacuation contr8lée au travers de la moitié supérieure 56 du moule. La surface inférieure 59 de la moitié inférieure 68 du moule est également généralement plate et plane de manière que sa surface inférieure soit exempte d'évidements s'étendant entre une cavité de moulage, le passage d'entrée ou un alvéole collecteur de gaz dans lesquels le métal fondu pourrait pénétrer et perturber le courant désiré pour les gaz vers les alvéoles collecteurs de gaz. Les extrémités inférieures ouvertes 70 des passages d'entrée sont également de préférence évasées comme montré aux figures 5 et 7 en vue d'un contr8le amélioré de l'évacuation des gaz pendant le remplissage. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagées; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Moule monobloc, rigide, autoporteur, perméable aux gaz, lié à basse température et en grains de sable, présentant des surfaces périphériques latérales s'étendant entre les surfaces supérieure (17) et inférieure (19) espacées verticalement et comprenant une cavité de moulage (22, 30) espacée entre elles et reliée à un passage d'entrée (36) dont l'extrémité inférieure ouverte (38) débouche sur ladite surface inférieure (19), ladite cavité de moulage étant apte à être remplie de métal fondu par l'intermédiaire dudit passage d'entrée en appliquant une-dépression sur la surface supérieure (17) du moule alors que sa surface inférieure est immergée, avec l'extrémité inférieure ouverte du passage d'entrée, dans le métal fondu, caractérisé en ce qu'il comprend des alvéoles fermés de collecte des gaz (40, 42, 44, 46), adjacents et espacés de ladite cavité de moulage, du passage d'entrée et des surfaces supérieure et inférieure du moule pour recueillir les gaz de ladite cavité et des passages intérieurs pendant le remplissage de ladite cavité en vue de contrôler l'évacuation desdits gaz des alvéoles au travers de ladite surface supérieure du moule par application de ladite dépression sur cette surface. 2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits alvéoles comprennent un ensemble d'alvéoles, dont l'un au moins (40) est situé dans une position adjacente à la cavité de moulage, un au moins desdits alvéoles (42, 44, 46) étant disposé dans une position adjacente audit passage d'entrée. 3. Moule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une surface inférieure (19) exempte d'évidements s'étendant entre ledit pa ssage d'entrée, la cavité de moulage et les alvéoles pour améliorer le contr8le du courant des gaz allant dudit passage d'entrée et de la cavité vers lesdits alvéoles. 4. Moule selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit passage d'entrée (36) est muni d'une extrémité inférieure ouverte évasée (38) pour améliorer le contr8le du courant gazeux vers lesdits alvéoles. 5. Moule monobloc, rigide, autoporteur, perméable aux gaz, lié à basse température et en grains de sable, présentant des surfaces périphériques latérales s'étendant entre les surfaces supérieure et inférieure espacées verticalement et comprenant une cavité de moulage espacée entre elles et reliée à un passage d'entrée dont l'extrémité inférieure ouverte débouche sur ladite surface inférieure, ladite cavité de moulage étant apte à tre remplie de métal fondu par l'intermédiaire dudit passage d'entrée en appliquant une dépression sur la surface supérieure du moule alors que sa surface inférieure est immergée avec l'extrémité inférieure ouverte du passage d'entrée dans le métal fondu, caractérisé en ce que ledit moule comprend des moitiés de moule supérieure (16) et inférieure (18) perméables aux gaz, fixées l'une à l'autre par collage dans un plan de séparation (20) généralement horizental, lesdites surfaces supérieure et inférieure étant verticalement espacées sur les côtés dudit plan de séparation du moule, ladite moitié inférieure (18) du moule comprenant une cavité (30) de la moitié de moule inférieure s'étendant jusqu'audit plan de séparation généralement horizontal du moule, un passage d'entrée (36) de la moitié de moule inférieure ayant une extrémité inférieure (38) ouverte et débouchant sur la surface infErieure du moule, des alvéoles collecteurs de gaz (40, 42, 44, 46) de la moitié de moule inférieure s'étendant jusqu'audit plan de séparation généralement horizontal du moule, dans une position adjacente et espacée de ladite cavité de moulage (30) de la moitié de moule inférieure, du passage d'entrée (36) de la moitié de moule inférieure et de la surface inférieure (19) de la moitié de moule inférieure, ladite moitié supérieure (16) du moule recouvrant ledit alvéole (40) de la moitié de moule inférieure pour constituer l'alvéole collecteur de gaz fermé dans une position adjacente et espacée de ladite cavité de moulage (30, 22), -du passage d'entrée (36) et des surfaces supérieure (17) et inférieure (19) du moule pour recueillir les gaz de ladite cavité et du passage d'entrée pendant le remplissage de ladite cavité en vue de l'évacuation contr8lée desdits gaz dudit alvéole au travers de la surface de ladite moitié de moule supérieure par application d'une dépression sur cette surface. 6. Moule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite surface inférieure de la moitié de moule inférieure est exempte d'évidements s'étendant entre le passage d'entrée, la cavité de moulage et l'alvéole, en vue d'améliorer le contr8le du courant des gaz allant dudit passage d'entrée et de la cavité vers lesdits alvéoles. 7. Moule selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit passage d'entrée comprend une partie verticale (36) et une partie horizontale (34) reliant ladite partie verticale à la cavité de la moitié de moule inférieure. 8. Moule monobloc, rigide, autoporteur, perméable aux gaz, lié à basse température et en grains de sable, présentant des surfaces périphériques latérales s'étendant entre les surfaces supérieure et inférieure espacées verticalement et comprenant une cavité de moulage espacée entre elles et reliée à un passage d'entrée dont l'extrémité inférieure ouverte débouche sur ladite surface inférieure, ladite cavité de moulage étant apte à être remplie de métal fondu par l'intermédiaire dudit passage d'entrée en appliquant une dépression sur la surface supérieure du moule alors que sa surface inférieure est immergée, avec l'extrémité inférieure ouverte du passage d'entrée, dans le métal fondu, caractérisé en ce qu'il comprend des moitiés de moule supérieure (56) et inférieure (58) perméables aux gaz, fixées l'une à l'autre par collage dans un plan de séparation (60) généralement horizontal du moule, lesdites surfaces supérieure et inférieure étant verticalement espacées sur les côtés opposés dudit plan de séparation du moule, ladite mditié inférieure (58) du moule comprenant une cavité (64) de la moitié inférieure de moule s'étendant jusqu'audit plan de séparation généralement horizontal du moule, des passages d'entrée (68, 69) de la moitié inférieure du moule présentant une partie verticale dont l'extrémité inférieure ouverte débouche sur ladite surface inférieure du moule et une partie horizontale reliant ladite partie verticale à ladite cavité de moulage, ladite surface inférieure de la moitié inférieure du moule étant exempte d'évidements s'étendant entre ledit passage d'entrée, la cavité de moulage et les alvéoles pour améliorer le contr8le du courant de gaz allant dudit passage d'entrée et de la cavité de moulage vers lesdits alvéoles, et un ensemble d'alvéoles collecteurs de gaz (72, 74, 76) dans le moule inférieur, s'étendant jusqu'audit plan de séparation généralement horizontal du moule et dans une position adjacente et espacée de ladite surface inférieure de la moitié inférieure du moule, l'une au moins (72, 74) des cavités étant- située dans une position adjacente à un côté de ladite cavité de moulage qui est opposée à ladite partie horizontale du passage d'entrée et l'un au moins (76) desdits alvéoles étant situé sur l'autre cSté de la cavité de moulage dans une position adjacente à ladite partie verticale du passage d'entrée, et ladite moitié supérieure (56) du moule comprenant une cavité (62) de la moitié supérieure du moule s'étendant jusqu'audit plan de séparation généralement horizontal du moule, ladite moitié supérieure du moule recouvrant lesdits alvéoles de la moitié inférieure du moule pour constituer des alvéoles collecteurs de gaz fermés dans une position adjacente et séparée de ladite cavité de moulage, du passage d'entrée et des surfaces supérieure et inférieure du moule pour recueillir les gaz de ladite cavité et dudit passage d'entrée pendant le remplissage de ladite cavité en vue de - l'évacuation contr8lée desdits gaz depuis lesdits alvéoles et au travers de la surface de la moitié supérieure du moule par ladite application d'une dépression sur ladite surface. 9. Moule selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite moitié inférieure du moule comprend en outre une cavité formant colonne montante reliée entre lesdites parties verticale et horizontale du passage d'entrée. 10. Moule selon l'une des revendications 5, 6, 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit passage d'entrée présente une extrémité inférieure ouverte évasée (70) en vue d'améliorer le contrôle du courant de gaz allant vers lesdits alvéoles.