Brevet FR2566299A1 — publié le 19851227

La présente invention concerne un moule de coulée pour couler en source un métal fondu provenant d'une chambre étanche sous l'action d'une dif- férence de pression d'un gaz, ce moule de coulée pouvant trouver des applica- tions dans les fonderies pour la production de pièces moulées présentant des caractéristiques physiques et mécaniques élevées. On connatt par le brevet américain N 2.839.801 un moule de coulée pour couler en source un métal fondu provenant d'une chambre étanche sous l'action d'une différence de pression d'un gaz, qui comprend des éléments de moule formant la cavité pour la pièce moulée, et un système d'entrée de la coulée, comprenant un canal de coulée étanche aux gaz, dont l'extrémité infé- rieure se termine par un logement dans lequel un organe de verrouillage amovi- ble est disposé au moment o le métal fondu quitte le canal de coulée. Le ca- nal de coulée étanche aux gaz est relié à un tube d'alimentation fixe, disposé à l'intérieur de la chambre étanche contenant le métal fondu par l'intermédi- aire d'un joint perméable aux gaz mais étanche au métal fondu, disposé dans la partie inférieure du canal de coulée. Un des inconvénients principaux de ce moule de coulée connu réside dans la nécessité d'un organe de verrouillage amovible dans le canal de coulée étanche aux gaz, ce qui exige: un mécanisme d'actionnement approprié; une mise en place et des déplacements dans un environnement de métal fondu contenu dans le système d'entrée de la coulée et la cavité du moule; et la mise en oeuvre de solutions techniques complexes pour l'enlèvement de l'organe de verrouilla- ge amovible après la solidification de la pièce moulée. Un autre inconvénient du moule de coulée connu réside dans l'implan- tation du joint par lequel le canal de coulée étanche aux gaz est relié au tu- be d'alimentation disposé dans la chambre étanche contenant le métal fondu, et dans le fait que ce joint est en contact direct avec le métal fondu au cours du passage de celui-ci dans le système d'entrée de la coulée, ce qui se tra- duit par une diminution de sa durée de vie et nécessite même son remplacement après chaque cycle de coulée. Un des buts généraux de la présente invention est en conséquence de proposer un moule de coulée pour couler en source un métal fondu provenant d'une chambre étanche sous l'action d'une différence de pression d'un gaz, dans lequel sont éliminées la nécessité d'utiliser un organe de verrouillage amovible dans le canal de coulée étanche aux gaz, ainsi que la possibilité d'un contact quelconque entre le métal fondu et le joint grâce auquel est ef- fectuée la liaison avec le tube d'alimentation disposé dans la chambre étanche contenant le métal fondu. Ce but est atteint par un moule de coulée pour couler en source un métal fondu provenant d'une chambre étanche sous l'action d'une différence de pression d'un gaz, qui comprend des éléments de moule respectifs formant la cavité pour la pièce moulée, et un système d'entrée de la coulée pour intro- duire le métal fondu, comprenant un canal de coulée étanche aux gaz. Dans le conduit d'alimentation par échappement, un conduit de garnis- sage est façonné entre les éléments de moule et un insert écarteur qui est pourvu de trous débouchants. L'insert écarteur peut être fait du même matériau que celui des éléments de moule dans la région du conduit d'alimentation par échappement. Sur la face extérieure du canal de coulée étanche aux gaz, est façon- née une surface d'étanchéité par laquelle le moule de coulée est relié, par l'intermédiaire d'un joint, à un tube d'alimentation amovible disposé dans une chambre étanche contenant le métal fondu. Un- avantage fondamental du moule de coulée selon la présente inven- tion réside dans le fait que la présence du conduit d'alimentation par échap- pement permet au métal fondu de quitter le système d'entrée de la coulée au niveau de l'échappement immédiatement après le remplissage de la cavité du moule, sans nécessiter de quelconques éléments structurels; il suffit pour ce faire que la pression du gaz engendrée dans le système d'entrée de la coulée équilibre la pression de la colonne métallostatique de métal fondu à l'inté- rieur de la cavité du moule dans le plan de l'échappement. Un autre avantage réside dans le fait que le conduit d'alimentation par échappement peut être disposé dans un emplacement approprié, selon la con- figuration de la pièce moulée et les spécifications du processus de solidifi- cation; de plus, il est possible de placer ainsi plusieurs conduits d'alimen- tation par échappement. Un autre avantage réside dans la possibilité ainsi fournie d'établir une étanchéité seulement vis-à-vis d'une phase gazeuse, ce qui se traduit par une plus grande longévité des joints et une plus grande fiabilité en service. Les avantages sus-mentionnés se traduisent par un perfectionnement du rendement et de l'utilisation du matériau de moulage, par une augmentation du débit et de la fiabilité à l'utilisation des matériels de moulage et dans l'obtention de caractéristiques physiques et mécaniques élevées. Un mode de réalisation préféré du moule de coulée selon la présente invention va maintenant être décrit plus en détail, à titre d'exemple non li- mitatif, en référence au dessin annexé dans lequel une figure unique représen- te une vue en coupe d'un moule de coulée. La partie située à droite de la ligne médiane représente un mode de réalisation d'un moule en sable, et la partie située à gauche représente un moule métallique combiné comportant un noyau en sable. Sur cette ligne médiane est représentée la liaison du moule de coulée avec une machine de coulée sous pression selon l'invention bulgare décrite par le certificat d'auteur bulgare N 33.467. Le moule de coulée comprend des éléments de moule supérieur 2 et in- férieur 1, formant une cavité 3 pour la pièce moulée, et un système d'entrée de la coulée pour fournir le métal fondu. Le système d'entrée de la coulée comprend un canal de coulée étanche aux gaz 4, façonné dans un tube 41, et ce canal de coulée étanche aux gaz 4 est relié à la cavité du moule par l'inter- médiaire d'un conduit d'alimentation par échappement 6 qui reste perméable aux gaz pendant le remplissage de la cavité 3 à l'aide de métal fondu et devient étanche aux gaz lorsque cette cavité 3 est remplie. Le conduit d'alimentation par échappement 6 comporte un conduit de garnissage 8 façonné entre l'élément de moule supérieur 2 de la cavité 3 et l'insert écarteur 7, ce dernier étant pourvu de trous 71 pour permettre le passage du métal fondu et étant réalisé dans le même matériau que l'élément de moule 2. La face externe du canal de coulée étanche aux gaz 4 est pourvue d'une surface d'étanchéité 5 représentée sous la forme d'une surface radiale dans la partie située à droite de la ligne médiane, et sous la forme d'une surface frontale dans la partie située à gauche. Grâce à cette surface 5 et à un joint 12, le moule de coulée est relié au tube d'alimentation amovible 11 disposé dans l'espace 101 de la chambre étanche contenant le métal fondu. Lorsque la coulée est réalisée par contre-pression ou par dépression, le moule de coulée est disposé dans l'espace 91 de la chambre étanche 9. Lorsque l'élément de moule supérieur 2 est étanche aux gaz dans la région du conduit d'alimentation par échappement 6, il est possible de ne pas utiliser l'insert écarteur 7, sans altérer de façon appréciable la solution technique propre à l'invention. Le fonctionnement du moule de coulée selon l'invention est le sui- vant: Après avoir établi la liaison du moule de coulée avec le tube d'ali- mentation amovible 11 à l'aide du Joint 12, entre les espaces 101 et la cavité 3 du moule dans le cas d'une pièce moulée sous basse pression, ou entre les espaces 101 et 91 dans le cas d'une pièce moulée en contre-pression ou en dé- pression, une différence de pression de gaz est établie, et la cavité 3 du moule est alors emplie de métal fondu. Simultanément, le métal fondu pénètre, par l'intermédiaire des trous 71 de l'insert écarteur 7, dans le conduit de garnissage 8 o, en raison de sa faible épaisseur, il se solidifie rapidement, formant ainsi une couche étanche aux gaz. Après le remplissage de la cavité 3 avec du métal fondu et la forma- tion d'une couche étanche aux gaz dans le conduit de garnissage 8 dans l'espa- ce 111 formé entre le tube 41 et le tube d'alimentation amovible 11, une pres- sion de gaz est fournie, en reliant l'espace 111 à l'espace 101 de la chambre étanche 10 contenant le métal fondu. Le résultat de cette pression est que le métal fondu provenant du système d'entrée de la coulée retourne dans la cham- bre étanche 10, et que le niveau qu'il occupe dans le conduit d'alimentation par échappement s'ajuste sur -le niveau de l'échappement. La valeur de cette pression est telle qu'elle équilibre l'action de toutes les forces subsistant dans le plan de l'échappement ou, si nécessaire, fournit une pression addi- tionnelle. Après que le métal fondu a quitté le système d'entrée de la coulée, lors du. maintien de la pression dans cette zone ou après la solidification de * 25 la pièce moulée, on retire le moule, on sort la pièce moulée finie et on pré- pare un nouveau cycle de coulée REVENDICATIONS 1. Moule de coulée pour couler en source un métal fondu provenant d'une chambre étanche sous l'action d'une différence de pression d'un gaz, comprenant des éléments de moule respectifs formant la cavité pour la pièce moulée, et un système d'entrée de la coulée pour introduire le métal fondu, caractérisé en ce que le système d'entrée comprend un canal de coulée étanche aux gaz (4), qui est relié à la cavité (3) du moule par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation par échappement (6) qui est perméable aux gaz pendant le remplissage de la cavité (3) du moule avec du métal fondu, et devient étan- che aux gaz lorsque celle-ci a été remplie. 2. Moule de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un conduit de garnissage (8), disposé entre l'élément de moule supérieur (2) et un insert écarteur (7), est formé dans le conduit d'alimentation par échappe- ment (6). 3. Moule de coulée selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'insert écarteur (7) est pourvu de trous débouchants (71). 4. Moule de coulée selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'insert écarteur (7) est réalisé dans le même matériau que l'élément de moule supérieur (2). 5. Moule de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face externe du canal de coulée étanche aux gaz (4) est pourvue d'une surface d'étanchéité (5), le moule de coulée étant relié à la chambre étanche (10) contenant le métal fondu par cette surface d'étanchéité (5) et par un joint (12).