Brevet FR2607038A1 — publié le 19880527

PROCEDE DE FABRICATION D'UN NOYAU CREUX EN SABLE AGGLOMERE CUIT, TETE ET POT DE TIR POUR SA MISE EN OEUVRE ET MACHINE EN FAISANT APPLICATION La présente invention vise te domaine technique de La fonderie et, plus particulièrement, celui de la fabrication de noyaux creux utilisés ultérieurement pour la définition d'une forme positive à l'intérieur de l'empreinte négative d'un moule de fonderie destiné à la réalisation d'une pièce, notamment, par coulée de métal en fusion. La présente invention concerne les machines dites "à pot de tir" dirigé verticalement et susceptible d'être déplacé relativement à un moule pour être placé en coincidence avec l'orifice d'alimentation de l'empreinte d'un tel moule, empreinte dans laquelle doit etre injectée une charge de sable enrobé destinée à former, après cuisson dans le moule, un noyau en sable aggloméré cuit et creux. Des machines du type ci-dessus sont connues dans la technique. La fig. 1 montre, à titre d'exemple, un art antérieur correspondant à une machine comprenant un bâti 1 comportant, à sa partie supérieure, une voie 2 de support pour un moule 3 constitué par deux demi-moules 3a, 3b associés à des moyens d'entrainement en déplacement propres 4a, 4b. Les demi-moules 3a, 3b délimitent ensemble, lorsqu'ils sont fermés, une empreinte 5 dans laquelle du sable, enrobé d'un liant, doit être introduit par un canal d'injection inférieur 6. Les demi-moules 3a, 3b sont associés à des moyens de chauffage régulé, non représentés. Dans l'exemple de réalisation illustré, le bâti 1 supporte des moyens 7 et 8 de guidage vertical d'un pot de tir 9 disposé en position inférieure et à l'aplomb du moule 3 en position fermée. Le pot de tir 9 est susceptible d'être animé d'un déplacement vertical alternatif par des vérins 10. Le pot de tir 9 est fermé, à sa partie supérieure, par un couvercle 11 surmonté d'une tête de tir 12 formée par un corps 13 traversé par un conduit d'injection 14 disposé coaxialement au canal 6 du mouLe 3 en position fermée. Le conduit 14 communique, par sa partie basse, avec une canne tubulaire 15 s'étendant à l'intérieur du pot 9 à partir du couvercle 11. La canne 15 plonge en permanence dans une masse 16 de sable enrobé, délivrée par une trémie 17 raccordée par un obturateur 18 au pot 9, de maniére à déterminer, dans ce dernier, un niveau de remplissage N. Le pot de tir 9 est associé à un circuit 19 d'admissionrefoulement d'air comprimé. Le circuit 19 comprend une canalisation d'admission 20 débouchant à la partie supérieure du pot 9 et reliée à une source 21 par un distributeur 22, du type à deux positions, commandé par une électrovalve temporisée 23. La canalisation 20 comporte, entre le pot de tir 9 et te distributeur 22, un clapet anti-retour et de décharge 24 dont la sortie est munie d'une canalisation de mise à l'air libre 25. Les vérins 4a, 4b, 10, l'obturateur 18 et le distributeur 22 sont commandés séquentiellement pour chaque cycle de fonctionnement de la machine par des moyens de programmation réglables 26. Une machine du type ci-dessus fonctionne desla façon suivante. Lorsque le moule 3 est fermé et que le pot de tir est rempli de sable jusqu'au niveau N, l'obturateur 18 est fermé et les vérins 10 sont alimentés pour amener la tête 12 contre le moule 3. Le distributeur 22 est alors commandé de façon à admettre de l'air comprimé dans la canalisation 20 conduisant cet air dans la partie supérieure du pot de tir pour commander l'injection d'une charge de sable s'élevant dans la canne 15 pour être injectée par le conduit 14 et le canal 6 dans l'empreinte 5. La vitesse et la pression d'injection appliquent fortement et pressent fermement le sable injecté contre la paroi chaude de l'empreinte 5. Ces deux facteurs permettent d'épouser fidèlement toutes les conformations de la surface de l'empreinte et de réaliser une agglomération de sable sur une épaisseur donnée, à partir de la paroi de l'empreinte 5. Après injection et avant l'obtention d'une cuisson définitive de cette épaisseur de sable aggloméré, le distributeur 22 est ramené dans sa position d'origine pour isoler la canalisation 20 de La source 21. La charge d'air comprimé sous pression, occupant le pot de tir, est alors mise brutalement en relation avec le milieu ambiant par le clapet de décharge 24. Il en résulte une décompression brutale du circuit d'injection de sable, produisant un effet de succion et d'aspiration de la fraction de sable non encore agglomérée à l'intérieur de l'empreinte 5. Cet effet de succion permet de dégager la fraction de sable non agglomérée par rapport au moule creux dont la phase de cuisson complète intervient alors pour la couche de sable aggloméré destinée à former un noyau creux. Il est connu que la fraction de sable non agglomérée redescend par effet de succion dans la canne 15 qui ne présente, toutefois, qu'un volume utile de réception restreint, en raison du fait qu'elle plonge en permanence dans la masse de sable 16 emplissant partiellement le pot 9. Lorsque l'empreinte 5 offre un volume relativement important, cette capacité de réception de la canne est fréquemment inférieure au volume de sable non aggloméré devant être réadmis dans le pot de tir. Lorsque cela est le cas, la descente du pot de tir 9, dans sa position basse d'attente pour le départ d'un cycle de fonctionnement subséquent, libère alors le canal d'injection 6, de sorte que la charge de sable résiduelle non agglomérée, occupant encore l'empreinte 5, s'écoule extérieurement, à la fois sur la tête 12 et sur le couvercle 11. Cet écoulement de sable s'avère préjudiciable pour trois raisons. La première tient au fait qu'il faut mettre en oeuvre des moyens techniques de récupération pour éviter la pollution de l'environnement, ainsi que des moyens de collecte d'un sable de coût élevé, en raison de son traitement préalable d'enrobage, et susceptible d'être considéré comme réutilisable, au moins en partie. La seconde tient au fait que la surface extérieure de la tête de tir 12 présente une température relativement élevée acquise par conduction et par rayonnement à partir du moule 3 chauffé. En conséquence, la fraction de sable, s'écoulant sur la tête et la recouvrant, a tendance à cuire et à s'agglomérer pour former une croûte plus ou moins dure adhérant à la portée d'appui de la tête 12. Cette croûte s'oppose, progressivement, à l'établissement d'un contact étanche entre la tete 12 et le moule 3 lors de chaque injection subséquente de sable. Un remplissage défectueux de l'empreinte 5 conduit à l'obtention de noyaux creux devant être rebutés. La troisième tient au fait que la température, relativement élevée de la tête 12, tend, entre deux cycles d'injection successifs, à provoquer la cuisson, au moins partielle, ou, tout au moins, la dénaturation du sable occupant le conduit 14. Or, cette masse de sable est injectée dans l'empreinte 5 lors du cycle subséquent et ne permet pas d'obtenir un noyau creux de parfaite qualité. Les inconvénients ci-dessus sont à mettre au compte de tous les types de machines d'injection mettant en oeuvre un principe de fonctionnement analogue. L'objet de l'invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus et, plus particulièrement, à ceux découlant de la mise en oeuvre d'une machine du type "å pot de tir" vertical, situé en dessous d'un moule délimitant une empreinte ouverte vers le bas. L'objet de l'invention est de proposer des moyens susceptibles d'éviter le déversement et l'écoulement extérieur de la fraction de sable non agglomérée et aptes à être montés installés ou, en d'autre termes, prévus sur les machines du type ci-dessus, quels que soient leur réalisation propre, ainsi que le procédé de moulage qu'elles mettent en ouvre. L'objet de l'invention est de proposer, par ailleurs, un procédé permettant de vider totalement le noyau en cours de formation de la fraction de sable non agglomérée et aussi d'évacuer la masse de sable occupant la tête de tir, après chaque cycle d'injection. Un objet supplémentaire de l'invention est de proposer des moyens qui permettent de réaliser un soufflage du noyau creux en cours de cuisson à l'intérieur du moule, de façon à le débarrasser de toute trace ou masse de sable non entièrement agglomérée ou adhérant faiblement à la paroi interne. Ceci permet d'éliminer les grains de sable ou masses agglomérées qui, le plus souvent, se détachent lors des manipulations et tombent dans l'empreinte du moule dans laquelle le noyau creux doit être disposé, préalablement à la réalisation de la piéce définitive, par coulée de métal en fusion. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'invention propose un nouveau procédé de fabrication d'un noyau creux en sable aggloméré, cuit, du type consistant à introduire dans un moule chauffé une charge de sable injectée sous pression par une tete d'injection plongeant par une canne dans un pot de tir inférieur au moule, à maintenir temporairement la pression d'injection, à supprimer cette pression, à dégager relativement le pot de tir du moule, à laisser cuire la fraction de charge de sable agglomérée et retenue dans le moule, puis à ouvrir celui-ci, procédé caractérisé selon l'invention en ce'il consiste, entre la phase de suppression de la pression d'injection et celle de dégagement relatif du pot de tir, à refouler, au moins en partie, le sable non aggloméré contenu dans la tête et la canne. L'invention a également pour objet une tête pour pot de tir, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps pourvu d'au moins un trou pratiqué à partir de la surface extérieure pour déboucher dans un conduit d'injection, ledit trou étant associé à des moyens de raccordement à un circuit d'injection d'air comprimé de refoulement. L'invention a encore pour objet une machine à fabriquer des noyaux pourvue d'un pot de tir équipé d'une tête selon l'invention. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation schématique illustrant un exemple de machine selon l'art antérieur. La fig. 2 est une coupe-élévation partielle montrant schématiquement, à plus grande échelle, un des éléments de l'invention. La fig. 3 est une coupe-élévation, analogue à la fig. 2, illustrant une variante de réalisation. La fig 2 montre les moyens de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. Ces moyens consistent, essentiellement, à prévoir, dans le corps 13 de la tête 12, un trou 50 entre la surface extérieure du corps 13 et le conduit d'injection 14. Le trou 50, par exemple mais non exclusivement à disposition radiale, est relié par un raccord 51 à une canalisation 52 issue d'un circuit 53 d'injection d'air comprimé de refoulement, par exemple à partir de la source 21. Le circuit 53 comporte différents organes de contrôle et de régulation, désignés dans leur ensemble par la référence 54, et commandés séquentiellement par les moyens de programmation, tels que 26. Les moyens 54 peuvent inclure un régulateur de débit, un régulateur de pression, un détendeur, un accumulateur, etc.Le circuit 53, conforme à l'invention, comporte, par ailleurs, entre le raccord 51 et les moyens 54, un clapet anti-retour 55 s'opposant à une circulation de fluide comprimé en provenance du conduit 14 et en direction du circuit 53. Les moyens ci-dessus permettent de faire intervenir un procédé nouveau de fabrication d'un noyau creux consistant à prévoir, entre la phase de suppression de la pression d'injection d'une charge de sable à l'intérieur de l'empreinte 5 et la phase de dégagement relatif du pot de tir, de refouler, au moins en partie, le sable non aggloméré contenu dans la tête 12 et dans la canne 15. Le refoulement de cette masse de sable non aggloméré est assuré en prévoyant, par l'intermédiaire du circuit 53, une injection d'air dans le sens de la flèche f1 par l'intermédiaire du trou 50, à l'intérieur du conduit d'injection 14.Cette injection d'air a pour effet de refouler et repousser le sable contenu dans la canne 15 en direction du pot 9 et de libérer un volume utile suffisant pour que, par gravité et effet de succion, la masse de sable non agglomérée contenue dans l'empreinte 5 s'écoule par le canal d'injection 6 et le conduit 14 dans lequel elle est prise en charge par la veine d'air comprimé injectée pour êrre dirigée vers l'intérieur de la canne 15. De cette maniére, il devient possible de vider l'empreinte 5 de la masse de sable non agglomérée, avant la phase de dégagement relatif par déplacement descendant du pot de tir 9. Le dégagement du pot 9 peut ainsi intervenir sans aucun risque de déversement extérieur lors de la séparation de la portée d'appui du corps 13 par rapport au moule 3. Le vidage de l'empreinte 5 permet, en outre, une phase de cuisson ultérieure dans de meilleures conditions, étant donné que toute la chaleur dispensée par les demi-moules 3a, 3b assure la cuisson de la couche de sable initialement agglomérée par pression et contact avec la paroi de l'empreinte 5 lors de la phase d'injection. Selon l'invention, il est prévu, également, de mettre en oeuvre des moyens aptes à assurer une orientation de la veine d'air de refoulement en direction de la canne 15. De tels moyens peuvent faire intervenir l'orientation de l'axe du trou 50, selon une direction convergeant vers le bas par rapport à l'axe du conduit d'injection 14. Il peut aussi être envisagé d'obtenir le même résultat en pratiquant un trou 50 d'orientation transversale, radiale ou non, en faisant déboucher un tel trou, par exemple, à la naissance d'un divergent 56 définissant le conduit 14. Il peut, également, être prévu de conférer au trou 50 une orientation de type tangentiel, de manière à créer, dans le conduit d'injection 14, un vortex descendant favorisant l'aspiration de la masse de sable non agglomérée. L'objet de l'invention, tel que décrit ci-dessus, peut être mis en oeuvre sur une tête 12 constituant un élément indépendant pouvant être rapporté sur un couvercle 11 ou, encore, constituant, avec ce dernier, un organe unitaire pouvant etre rapporté sur un pot de tir ou faisant partie intégrante d'un tel pot, représentant alors un sous-ensemble de machines mettant en oeuvre les moyens de l'invention. La fig. 3 montre une variante de réalisation de l'invention selon laquelle il est prévu de pratiquer, dans le corps 13 de la tête 12, un second trou 60 débouchant, également, dans le conduit d'injection 14. Le trou 60 est pratiqué pour être relié par un raccord 61 à une canalisation 62 faisant partie d'un circuit 63 d'injection d'air à partir de la source 21, par exemple. Le circuit 63 comporte des moyens constitutifs 64 qui peuvent être commandés par les moyens de programmation 26. Les moyens constitutifs 64 peuvent comprendre un limiteur de débit, un limiteur de pression, un accumulateur, etc. Le circuit 63 comprend, par ailleurs, entre le raccord 61 et l'ensemble des organes 64, un clapet anti-retour 65 interposé de manière à s'opposer à toute circulation d'air comprimé dans le sens conduit d'injection 14 - circuit 63. Le trou 60 est associé à des moyens aptes à diriger la veine d'air comprimé préférentiellement vers l'empreinte 5. Ces moyens peuvent faire intervenir un trou 60 pratiqué, de préférence, selon une inclinaison convergeant vers le haut en direction du conduit d'injection 14. Les moyens décrits ci-dessus sont prévus de manière qu'après la phase consistant à délivrer une injection d'air de refoulement par le trou 50, comme décrit ci-dessus, les moyens de programmation 26 ferment le circuit 53 et ouvrent le circuit 63 délivrant une injection d'air dans le conduit 14 par le trou 60. La veine d'air fournie est dirigée vers l'intérieur de la couche de sable agglomérée, de manière à souffler tout amas, trace ou masse de sable non entièrement aggloméré, reposant ou adhérant faiblement à la face interne du noyau creux en cours de cuisson. Cette phase de soufflage permet de nettoyer la surface interne du noyau creux qui peut être, ultérieurement et après cuisson, manipulé et disposé à l'intérieur du moule de coulée, sans risque de chute de particules de sable aggloméré ou non, susceptible de nuire à la qualité de la pièce métallique devant être obtenue. Dans une variante de réalisation, le procédé de l'invention peut faire intervenir une nouvelle injection d'air de refoulement, par l'intermédiaire du trou 50, lorsqu'il est considéré que la masse de sable résiduelle détachée par l'injection d'air comprimé de soufflage est susceptible de remplir totalement le conduit d'injection 14 ou de laisser subsister une masse résiduelle à l'intérieur du canal d'injection 6. Le procédé, la tête de tir, le pot la portant et la machine en faisant application permettent, selon l'invention, de débarrasser totalement la masse de sable de l'empreinte 5 et du canal 6, ainsi que du conduit 14 et de supprimer entièrement les inconvénients mentionnés précédemment. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Procédé de fabrication d'un noyau creux en sable aggloméré, cuit, pour la réalisation ultérieure d'une pièce métallique par fonderie, du type consistant à introduire dans un moule chauffé une charge de sable injectée sous pression par une tête d'injection plongeant par une canne dans un pot de tir inférieur au moule, à maintenir temporairement la pression d'injection, à supprimer cette pression, à dégager relativement le pot de tir du moule, à laisser cuire la fraction de charge de sable agglomérée et retenue dans le moule, puis à ouvrir celui-ci, caractérisé en ce qu'il consiste, entre la phase de suppression de la pression d'injection et celle de dégagement relatif du pot de tir, à refouler, au moins en partie, le sable non aggloméré contenu dans la tête et la canne. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refoulement est assuré par au moins une injection d'air comprimé. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on refoule le sable, puis en ce qu'on soumet l'intérieur du moule creux à une phase de soufflage pour le débarrasser du sable excédentaire non aggloméré. 4 - Tête pour pot de tir pour machine à fabriquer des noyaux creux en sable aggloméré, cuit, pour la réalisation de pièces métalliques par fonderie, du type comprenant un corps (13) adaptable sur un couvercle (11) de pot de tir et traversé par un conduit d'injection (14), caractérisée en ce que le corps est pourvu d'au moins un trou (50) pratiqué à partir de la surface extérieure pour déboucher dans le conduit, ledit trou étant associé à des moyens (51) de raccordement à un circuit (53) d'injection d'air comprimé de refoulement. 5 - Tête pour pot de tir selon la revendication 4, caractérisée en ce que le trou (50) d'injection d'air de refoulement est associé à des moyens aptes à orienter la veine d'air de refoulement en direction de la canne. 6 - Tête pour pot de tir selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un second trou (60) associé à des moyens (61) de raccordement à un circuit (63) d'injection d'air comprimé de soufflage. 7 - Tête pour pot de tir selon la revendication 6, caractérisée en ce que le trou d'injection d'air comprimé de soufflage est associé à des moyens aptes à orienter la veine d'air de soufflage en direction du moule. 8 - Pot de tir pour machine à fabriquer des noyaux creux en sable aggloméré, cuit, du type comportant un cylindre (9) mobile relativement par rapport à un moule (3) superposé, contenant une charge de sable, raccordé à des moyens de mise en pression et fermé par un couvercle étanche (11) plongeant par une canne (15) dans la charge de sable, caractérisé en ce qu'il comporte,'rapportée sur le couvercle et en relation avec la canne, une tête selon l'une des revendications 4 à 7. 9 - Machine à fabriquer des noyaux creux en sable aggloméré, cuit, pour la réalisation de pièces métalliques par fonderie, du type comprenant un bâti (1) formant des glissières (2) supportant au moins deux demi-moules (3) chauffants, mobiles relativement et délimitant l'empreinte (5) en creux du noyau creux à fabriquer, caractérisée en ce que le bâti supporte, en-dessous du moule et mobile relativement par rapport à ce dernier, un pot de tir (9) selon la revendication 8. 10 - Machine selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins un circuit d'injection d'air raccordé à au moins un trou de la tête du pot de tir, un tel circuit comportant un clapet anti-retour (55) interposé entre le trou (50) et les organes constitutifs d'un tel circuit (53)-.