Brevet FR2599999A1 — publié le 19871218

DISPOSITIF REGULATEUR DE COULEE, NOTAMMENT EN BASSE PRESSION. La présente invention se rapporte à un dispositif régulateur de coulée de pièces de fonderie, en particulier de pièces coulées en coquilles suivant le procédé dit de basse pression, dans lequel le métal est introduit dans le 10 moule en étant refoulé hors de son four de fusion sous l'action d'une pression gazeuse supérieure à la pression atmosphérique. Dans les procédés de coulée en coquille, la qualité des pièces est étroite ment tributaire de la reproductibilité des opérations et en particulier des conditions de remplissage des moules. Dans le procédé de 15 coulée basse pression, l' abaissement progressif du niveau de m étal dans le four entraîne une variation du volume situé au-dessus de ce niveau, il en résulte une modification constante désavantageuse des temps de réponse à l'injection à chaque mise sous pression du four. 20 On connaît un procédé assurant une compression de cette augmentation du volume gazeux après chaque injection, par mise en réserve d'une quantité de gaz comprimé correspondante compensant cette aug m entation de volume à chaque nouvelle injection, en vue d'assurer une constante du temps d'injection. Toutefois, l'élasticité propre au milieu gazeux, qui 25 évolue avec son changement de volume, ne permet pas à ce procédé d'atteindre un niveau de précision satisfaisant quant à la reproductabilité des conditions d'injection. Par ailleurs, il s'est avéré nécessaire, pour assurer les meilleures conditions de remplissage des moules, de faire varier le débit de métal liquide suivant des conditions bien définies et 30 reproductibles. Le brevet FR-2 146 148 au nom de la demanderesse fait état d'un dispositif régulateur de coulée qui perm et d' assurer ces fonctions. L'originalité de celui-ci réside dans l'utilisation de la mesure de la 35 pression du four, grandeur physique dont dépend le processus de 49398 1 remplissage du moule, par compression à une pression de référence, pour déclencher et commander les moyens d'alimentation du four en gaz sous pression. Cette mesure par comn paraison procure effectivement à ce dispositif, une grande sensibilité et une grande rapidité de réponse. Toutefois, ce dispositif régulateur qui permet d'assurer le pilotage d'une machine à m ouler, est dépourvu de moyens nécessaires à la génération d'une loi de coulée et à la mise en mémoire de lois spécifiques à diverses fabrications. L'invention se propose de remédier à cet inconvénient. A cet effet, elle a pour objet un dispositif régulateur de coulée du type précité qui, suivant une particularité essentielle, - incorpore: - des moyens de commande de la pression d'alimentation-en gaz de remplissage du four à partir de consignes calculées en fonction de param tres caractéristiques de la pièce à obtenir; 20 - et des moyens de contrôle de la pression du gaz dans le four d'une part, et de la position physique du m étal à 1' intérieur du moule, d' autre part. Suivant une autre particularité, ce dispositif co m porte - des moyens de 25 correction de ces paramètres en fonction des temps mis par le métal pour atteindre les niveaux inférieur et supérieur du moule. Suivant une autre particularité, ce dispositif comprend des moyens de vérification de la concordance en temps réel de la consigne calculée avec 30 la pression du gaz dans le four. Ces particularités montrent la souplesse d'utilisation parfaite que peut procurer un tel dispositif de régulation. 49398 1 16' -3 D' autres particularités et avantages de l' invention apparaîtront plus claire i ent à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un sché ma d'un dispositif régulateur de coulée conforme à l'invention - et la figure 2 représente une courbe type illustrant une loi de coulée en basse pression, et présentant einq phases distinctes; Con me l'illustre la figure 1, le métal en fusion 2 contenu dans un four 4, et au-dessus duquel se trouve un volume d'air sous pression 6, doit re mpir une e mpreinte 8 après avoir traversé un tube de liaison 10. Le dispositif régulateur de coulée qui permet de maîtriser complètement ce remplissage comprend essentiellement: - un automate programmable 12 qui mémorise une loi générale de coulée 20 et divers tableaux de paramètres propres à chaque type de pièce, pour traiter l' évolution d'une consigne; -un transducteur 14 de consigne en pression de gaz qui incorpore une vanne proportionnelle Q 1; - des transducteurs 16, 18 de pression de gaz en valeurs numériques utilisées par l'automate 12; - et des détecteurs inférieur 20 et supérieur 22 de présence du m étal 30 dans le moule 4. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante, en référence à la figure 2. 49398 I e - 4 La figure 2 illustre une.variation-type de la pression du volume d'air 6 en fonction du temps; cette courbe d' évolution montre la fornme générale d'une loi de eoulée en basse pression qui se déco m pose en cinq phases - phase 1: montée du métal 2; - phase 2: remplissage de l'empreinte 8; - phase 3: m ontée en sur pression; - phase 4: maintien de la surpression; - phase 5: mise à l'échappement du four 14. L' ense m ble de cette loi est généré par 1 automate progra m able 12. La génération de cette loi de coulée s'effectue de la manière suivante 15 Phase 1 Cette phase correspond à la montée du métal jusqu' à niveau inférieur de l'empreinte, elle s'exécute en un temps (commande d'ouverture de la 20 vanne proportionnelle Q1). La pression admise dans le four élève la colonne de m étal en grande vitesse jusqu' à ' 'obtention de la valeur de consigne. Cette montée s'effectue dans un temps tl défini expérimentalement: 25 l' écart de temps mesuré à chaque coulée sera utilisé pour corriger la + coulée suivante, tl - E. Phase 2 Cette phase correspond au remplissage de 1' empreinte et est donc caractéristique de la pièce à obtenir. L'automate conservera en mémoire non volatile, une loi de coulée générale et des tableaux de paramètres spécifiques à la pièce coulée. Chaque segment de la loi sera défini par une consigne débit = pression/temps. Au point D (DS), la mesure de temps t2 sera comparée au te m ps théorique de coulée de 1' e m preinte, défini lors de 1' élaboration du programme. L'écart C entre le temps mesuré et le temps programmé sera réparti sur les te m ps élé m entaires de la coulée suivante assurant ainsi d'une coulée à 1' autre, la correction de la loi. Phase 3 Cette phase qui correspond à une montée en surpression, se déroule sans écoulement de métal. En fin de remplissage de 1' e mpreinte, ou passage du m étal sur le détecteur supérieur 22 de présence métal (Point D), la pression P2 (équivalente à la hauteur de la colonne de métal) ainsi que le temps t2 sont mis en mémoire. La montée en pression s'effectue selon quatre rampes program mables. La génération de cette phase se fait selon une loi pression/temps obtenue par la vanne proportionnelle associée au capteur de pression. L'obtention de la valeur stabilisée (pression de maintien) s'effectue sans dépassement, par ajustage de la dernière rampe. Phase 4 Cette phase correspond au maintien pour une durée Atm de la surpression durant la solidification de la pièce. Elle consiste à maintenir la pression autour d'une valeur: P3 = P1 + AP (AP fonction du type de pièce à réaliser) Phase 5 A la fin du temps de maintien AtmS le four est mis à l'échappement 24, et le cycle de coulée est terminé. 49398 t 67L - 6 REVEN DIC ATIONS 1. Dispositif régulateur de coulée, notam ment en basse pression, du type comprenant des moyens de contrôle des opérations de mise sous pression du four (4) et de remplissage du moule (8), caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de commande de la pression d'alimentation en gaz de remplissage du four (4) à partir de consignes calculées en fonction de param tres caractéristiques de la pièce à obtenir; - et des moyens de contrôle de la pression du gaz dans le four (4) d'une part, et de la position physique du m étal à l'intérieur du moule (8), 15 d' autre part. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comn porte des moyens de correction de ces paramètres en fonction des temps mis par le m étal pour atteindre les niveaux inférieur et supérieur du m oule. 20 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' il comporte des moyens de vérification de la concordance en temps réel de la consigne calculée avec la pression du gaz dans le four. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que ces moyens de co m m ande sont constitués par: - un automate programm able (12) qui mémorise une loi générale de coulée et divers tableaux de param êtres propres à chaque type de pièce, pour traiter l' évolution d' une consigne; - et un transducteur (14) de consigne en pression de gaz. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé 35 en ce que ces moyens de contrôle sont constitués par 49398 1167E -7 - des transducteurs (16, 18) de pression de gaz en valeurs numériques utilisées par l'automate (12); - et des détecteurs de position du métal (20, 22) dans le moule (4). 15 20 30 49: