Brevet FR2608477A1 — publié le 19880624

ELEMENTS ISOLANTS POUR MASSELOTTES DE PIECES METALLIQUES La présente invention se rapporte à des éléments (appelés parfois "briques") isolants utilisés pou-r entourer les masselottes en vue de retarder le refroidissement de ces dernières pendant la solidification en moule, coquille ou lingotière. Par definition les masselottes sont des cavités ménagées au sommet d'un moule dans lequel on coule du métal, pour compenser Les effets du retrait provoqué par le refroidissement après coulée. Par extension, on désigne également par le terme de masselottes, Les réserves de métal liquide introduites dans lesdites cavités, ces reserves étant destinées à alimenter les parties épaisses des pièces afin d'éviter la formation des retassures dues à la contraction du métal au moment de la solidification, retassures qui se forment dans les régions des pièces moulées restées liquides les dernières. On rappelle que les masselottes sont détachées des pièces après décochage, c'est-à-dire à leur sortie du moule, par rupture, sciage, ou oxycoupage. Pour retarder le refroidissement des masselottes, on les entoure d'éléments isolants. Les masselottes sont d'autant plus efficaces qu'elles ont un temps de solidification plus important par rapport à la pièce ou au lingot auquel elles sont associées. Pour augmenter ce temps de solidification, on est amené à augmenter les dimensions des masselottes pour augmenter leur masse, mais ceci accroît leur prix de revient et rend plus difficile le,r séparation de la pièce. L'isolation des masselottes par des éléments isolants permet d'obtenir des temps de solidification supérieurs à ceux des pièces ou des lingots, avec l'emploi de masselottes moins massives, l'isolation permettant en effet de diminuer par deux ou trois le volume des masselottes. L'isolation permet donc une économie de métal importante et un enlèvement plus facile des masselottes du fait que la surface d'attache entre La pièce ou le lingot et la masselotte est plus petite. Pour isoler les masselottes, on utilise soit des anneaux isolants monoblocs préfabriqués (dans le cas de diamètres pouvant atteindre 300 mm), soit des éléments isolants juxtaposés de façon à obtenir la masselotte voulue (au delà d'un diamètre de 300 mm environ). Les éléments isolants utilisés habituellement ont en général -une section trapezo7dale et présentent notamment les inconvénients suivants - une épaisseur isolante extrêmement faible au joint des éléments, d'où une perte d'isolation qui provoque une amorce de solidification nuisible au bon fonctionnement de la masselotte, - une manutention difficile des éléments pre-assemblés : les éléments peuvent glisser facilement les uns par rapport aux autres à cause de leur faible surface de contact. La présente invention a pour but de fournir des éléments isolants permettant de remedier aux inconvénients sus-cités. Les éléments isolants conformes à l'invention, qui peuvent être uti isées dans les aciéries et les fonderies pour tous métaux et alliages en vue de retarder la solidification des masselottes, sont caractérisés en ce qu'ils ont une forme générale paral lélépipédique dont les chants jointifs sont des courbes superposables, l'une étant convexe et l'autre concave. Ces éléments isolants sont intéressants à utiliser puisque en particulier : - ils fournissent un contact parfait suivant une surface et non une ligne entre les différents éléments. Grâce à cette surface de contact, l'épaisseur isolante reste pratiquement constante, même au joint des éléments, et il y a donc continuité de l'isolation, d'où une plus grande efficacité. - ils facilent la manipulation des éléments pré-assemblés puisque, grâce à leur surface de contact, les éléments ne glissent pas les uns par rapport aux autres. - ils permettent d'utiliser des masselottes de volume réduit qui sont donc moins onéreuses. D'autres avantages et caractéristiques de L'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation donnés en référence aux dessins annexés dans Lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en coupe deux moules fonctionnant l'un sans masselotte et l'autre avec une ou plusieurs masselottes. - La figure 2 représente schématiquement en coupe partielle un moule comportant une masselotte entourée d'éléments isolants. - La figure 3 représente en perspective partiellement arrachée une pièce moulée terminée. - La figure 4 représente un assemblage de trois éléments selon La technique connue. - La figure 5 représente les mêmes éléments dont les faces en c -tact forment un angle ouvert vers l'extérieur de la masselotte. - La figure 6 représente Les mêmes élements dont les faces en contact forment un angLe ouvert vers l'intérieur de la masselotte. - La figure 7 est une vue en perspective d'un mur d'éléments isolants destiné à entourer une masselotte selon l'agencement de La figure 6. - La figure 8 représente une maselotte après extraction du mur isolant. - La figure 9 représente un mur d'éléments isolants conformes à L'invention. - Les figures 10 à 12 représentent partiellement différents assemblages d'éléments disposés autour d'une masselotte ayant un plus ou moins grand diamètre. Sur La figure 1 on peut observer deux pièces 1 et 2 qui viennent d'être moulées respectivement sans masselotte et avec au moins deux masselottes. Le moule comprend une partie inférieure 3 et une partie supérieure 4 dans Laquelle sont prévus des conduits 6 de coulée de métal et des évents 7 pour l'évacuation des gaz. Dans Le cas de La pièce 1, on peut observer des retassures en 8 et 8'. De telles retassures ntexis- tent pas à la surface de la pièce 2 du fait de la présence de masselottes telles que 10 et 10' qui sont disposées de façon connue sur Le pourtour du haut du moule. Ces masselottes ont pour rôle d'apporter du métal pour combler les vides qui se forment Lors de la contraction du métal en cours de solidification. En retrouve sur la figure 2 les éléments de la figure 1 auxquels on a donné les mêmes références numériques. La pièce 20 en cours de moulage est associée à une masselotte 30 qui est ex'ourse d'un mur de protection 31 en éléments. Sur la figure 3, la pièce 20 est représentée, en partie arrachée, à L'état termine après enlèvement de la masse lotte 31 et du système de coulée dont seule reste la base 32. Les murs habituellement utilisés pour entourer les masselottes sont constitués d'éléments parallélépi- pédiques 33 placées bout à bout en s'efforçant d'obtenir un contact correct 34 entre chaque éLément comme on peut Le voir sur la figure 4. En pratique, on obtient rarement un contact parfait mais plutôt des contacts tels que ceux qui apparaissent sur La figure 5 et sur Les figures 6, 7 et 8. Sur la figure 5, les éléments isolants s'appuient sur une courbe de rayon inférieur au rayon nominal de leur tracé. Les éléments isoLants sont en contact par une génératrice 34 et non par une surface. Au niveau de cette génératrice, l'effet isolant disparaît. IL se crée alors à cet endroit un début de solidification, (présence d'un pont thermique), facilement mis en évidence en pratique, qui accélère La vitesse de solidification de la masselotte. Cela va à l'encontre du but recherché par L'emploi d'un matériau isolant. Sur les figures 6, 7 et 8, on peut observer que les éléments isolants s'appuient sur une courbe de rayon superieur au rayon nominal de leur tracé. Les éléments isolants sont en contact par une génératri ce 35 du côté opposé à La masse lotte. Dans ce cas, non seulement l'isolation est pratiquement nulle au niveau de cette génératrice mais il se crée entre les éléments isoLants une Lame de métal 37 rapidement solidifiée du fait de sa minceur et qui joue le rôle d'ailette de refroidissement. Cela va encore à l'encontre du but recherche par L'emploi d'un materiau isolant. Le mur de rfroidissement représenté à la figure 9 est constitué de plusieurs éléments isolants 40 conformes à L'invention, placés bout à bout et disposés en arc de cercle pour entourer une masselotte. Comme on peut le voir sur les figures 10 à 12, Les éléments isolants, grâce à Leurs faces d'appui arrondies de courbures superposables, l'une étant convexe 42 et L'autre étant concave 44, sont toujours en contact par une surface quel que soit le rayon de la courbure sur Laquelle ils s'appuient. Grâce à cet agencement, on supprime Les ponts thermiques et Les ailettes de refroidissement qui diminuent le temps de solidification des masselottes isolées avec des éléments de La technique antérieure. Du fait qu'ils sont toujours en contact par une surface et non par une ligne, les éléments isolants conformes à l'invention sont plus efficaces pour un même matériau de constitution. L'expérience montre que leur mise en place et Leur utilisation sont aussi plus aisées. Il est bien entendu que Les modes de réalisa- tion qui ont été donnés ci-dessus n' ont aucun caractère limitatif et que de nombreuses modifications et variations pourront Leur être apportées sans pour autant se départir ni du cadre ni de L'esprit de l'invention. C'est ainsi par exemple que L'on pourra apporter aux éléments des modifications de forme, de dimension, de matiere pour répondre aux besoins imposés par les différentes techniques de moulage. REVENDICATION Elements isolants (40) destinés à être placés bout à bout pour entourer les masselottes (30) utilisées dans les aciéries et fonderies de tous métaux et alliages en vue de retarder la solidification desdites masselottes et éviter ainsi la formation de retassures, caractérisés en ce que ces éléments ont une forme générale parallélépipédique dont les chants jointifs sont des courbes superposables, l'une étant convexe (42) et l'autre concave (44).