Brevet FR2622132A1 — publié le 19890428

"Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie" La présente invention concerne des améliora- tions introduites dans la formation des blocs ou pa- quets de noyaux de fonderie, comme par exemple ceux qui sont utilisés pour obtenir le bâti d'un moteur ou de toute autre machine, ces améliorations permettant d'assurer une fixation optimale entre les différents noyaux qui forment le bloc, sans risque de variation des côtes et par une opération rapide et totalement efficace. La présente invention est caractérisées es- sentiellement en ce que, dans une première machine à souffler, et à l'aide de moules appropriés, on obtient les noyaux dotés d'une configuration qui se rapproche de leur configuration définitive, concrètement à l'ex- ception d'une cannelure ou d'un orifice de dimensions appropriées pour que durant l'assemblage des noyaux destinés à former le bloc ou paquet correspondant, les cannelures ou les orifices se situent les uns en face des autres pour constituer ainsi un canal ou un orifi- ce interne unique que l'on remplit, à l'aide d'une deuxième machine à souffler, avec un mélange de sable- agglomérant qui agit comme élément de liaison compacte entre les différents noyaux en complètant, en même temps, la forme de chacun d'eux. Comme on le sait, pour la réalisation de pièces de fonderie, il est nécessaire d'utiliser des noyaux constitués par un mélange de sable et agglomé- rant, et dans de. nombreux cas, pour des raisons prati-. ques en rapport avec la configuration de noyau à obte- nir, ce dernier doit être divisé en plusieurs parties, lesquelles sont obtenues de façon isolée ou indépen- dante, et doivent ensuite être reliées entre elles pour former un bloc d'une seule pièce présentant la configuration exigée par la pièce de fonderie à obte- nir. En pratique, en accord avec la technologie actuelle, et après avoir obtenu ces noyaux unitaires, ces derniers sont fixés entre eux par application d'un adhésif sur leur faces en contact. Dans ce sens on peut citer la demande de brevet d'invention 87 01 720 au nom du demandeur, dans laquelle on décrit une chaî- ne automatique de formation des paquets de noyaux pour bloc-moteur. Entre autres éléments, cette chaîne com- porte un manipulateur qui déplace les noyaux unitaires à partir d'un outil d'ébarbage jusqu'à une table d'em- pilage, sur laquelle agit un applicateur de colle qui consiste en un chariot qui pénètre dans le champ d'ac- tion du dispositif d'empilage et qui comporte une sé- rie de buses destinées à appliquer la colle aux points adéquats des noyaux à relier pour former le bloc défi- nitif. Cette solution donne lieu à différents pro- blèmes: - La colle conduit à des difficultés d'ap- plication. - La quantité appliquée doit être parfaite- ment contrôlée et précise, étant donné qu'en cas con- 2 622 13 2 traire une partie-de la colle émergeait à l'extérieur, en se désintégrant au contact du métal en fusion, au cours de l'utilisation ultérieure du bloc de noyaux, en donnant lieu à la formation de porosité. Il est nécessaire que l'apport de colle soit important et extrêmement rapide, pour que le temps exigé par l'empilage soit suffisamment bref. Une couche de colle d'épaisseur excessive pourrait affecter les dimensions du bloc dans son en- semble, ces dernières pouvant sortir des tolérances admises. D'autres moyens sont aussi utilisés pour as- surer la liaison des noyaux, et on peut citer, entre autres, parmi les plus traditionnels, les tiges file- tées et les feuillards de cerclage. Il est évident que ces systèmes de liaison conduisent à une perte de temps très considérable et sont très désagréables et compliqués. Les améliorations apportées par l'invention à la formation de blocs de noyaux de fonderie, appor- tent une solution complètement satisfaisante à ces difficultés, du fait que ces dernières sont dues, dans leurs différents aspects, à l'utilisation de colle, et grâce aux amélioration préconisée par l'invention, il n'est plus nécessaire d'utiliser de la colle ni aucun autre moyen de remplacement appliqué sur les faces en contact des 'noyaux qui font partie du bloc. A cet effet, et de façon plus concrète, l'invention est basée sur la formation, en une zone appropriée de chaque noyau, d'un orifice ou d'une can- nelure, de telle façon qu'après un prémontage de ces noyaux, selon le bloc à obtenir, tous ces orifices ou toutes ces cannelures sont situées les unes en face des autres et forment un orifice ou une cannelure uni- que qui sera remplie ultérieurement par un mélange de sable et d'agglomérant similaire à celui employé pour la réalisation des noyaux eux-mêmes et à l'aide du ma- chine à projeter les noyaux, grâce à quoi, après le durcissement du remplissage de cet orifice ou de cet- te cannelure, la matière apportée agit comme agent de liaison de tous les noyaux qui font partie du bloc, en conférant à ce dernier des propriétés optimales de compacité, solidité, et rigidité et en faisant en ou- tre qu'il soit extrêmement maniable. Pour obtenir cet effet dans des conditions optimales, il est évident qu'avant de remplir l'orifi- ce ou la cannelure des noyaux qui sont destinés à for- mer le bloc, ces derniers sont reliés et fixés entre eux de façon solide, par exemple à l'aide d'un étau ou de moyens similaires, pour éviter la création de bavu- res qui devront être éliminées plus tard, au prix d'u- ne opération coûteuse. D'autre part, une autre caractéristique de l'invention consiste en ce qu'il a été prévu que les orifices ou les cannelures des noyaux ne présentent pas une section uniforme, mais au contraire, par exem- ple, une section plus importante à leurs embouchures et une section plus réduite dans leur partie intermé- diaire, de façon qu'après que le bloc ait agit comme moule pour le remplissage de son orifice ou de sa can- nelure, la matière de remplissage, après durcissement, assure une liaison par rainurage entre elle-même et chacun des noyaux, capable de renforcer l'efficacité de cette matière de remplissage comme élément de liai- son entre les noyaux, et d'assurer une rigidité et une maniabilité plus importantes du bloc dans son ensem- ble. Comme il a été indiqué, les noyaux sont ob- tenus par deux opérations de soufflage et dans deux machines différentes situées dans l'ensemble qui cons- titue l'installation. Dans la première machine de soufflage on obtient une partie du noyau, qui est na- turellement la plus importante, avec la formation dans chaque noyau d'un canal ou d'un orifice, de façon qu'après avoir assemblé les noyaux pour former le bloc, les canaux ou les orifices en question soient situés à la suite les uns des autres. Le finissage du noyau est obtenu de façon définitive en même temps que l'on assure la liaison du bloc, ou ce qui revient au r.eme, dans la deuxième ma- chine de soufflage, cette dernière étant naturellement beaucoup plus simple que la première. Dans cette deuxième machine de soufflage, on projette directement le sable à l'intérieur du canal ou de l'orifice continu formé par l'assemblage des différents noyaux. Par conséquent, le mélange de sable et d'agglomérant remplira le canal ou l'orifice, pour terminer la réalisation de l'ensemble du noyau, en as- surant la liaison solide de tous les noyaux unitaires constitutifs du bloc. Il faut tenir compte du fait que la composi- tion de sable-agglomérant utilisée pour fabriquer le noyau dans la première machine de soufflage est celle qui convient aux caractéristiques propres du noyau que l'on désire obtenir. Cependant, la composition de sa- ble-agglomérant employé dans la deuxième machine pour terminer le noyau et assurer la liaison du bloc, peut être la même que celle utilisée dans la première ma- chine, mais non nécessairement, du fait que la liaison est effectuée dans une zone du noyau qui est normale- ment une zone d'appui et n'est pas destinée à entrer en contact avec le métal en fusion. D'autre part et selon les améliorations de l'invention, le moule employé dans la deuxième machine soufflante sera précisément le bloc assemblé. Par 262213 2 conséquent, dans cette deuxième machine soufflante, il n'existera pas de boîte à noyaux ni rien de semblable, car c'est le bloc assemblé qui reçoit directement la composition de sable-agglomérant. D'autres améliorations et avantages sont ca- ractérisées en ce que les améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie sont caractérisés en ce que les noyaux obte- nus dans la première machine à souffler, dotés de can- nelure ou d'orifice sont reliés entre eux provisoire- ment pour former le-bloc ou paquet en les maintenant ensemble entre les mâchoires d'un manipulateur qui place le bloc ou paquet sous la tête de soufflage de la deuxième machine à souffler, le canal ou l'orifice étant situé en face de cette tête de soufflage pour projeter le mélange de sable-agglomérant, de caracté- ristiques similaires à celles du mélange constitutif des noyaux, qui, après durcissement, complète géomé- triquement chaque noyau en accord avec sa configura- tion définitive et assure la liaison définitive du bloc ou paquet. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, caractéri- sées en ce que c'est le bloc ou paquet de noyaux obte- nus dans la première machine à souffler, reliés provi- soirement, qui constitue la boite ou le moule qui re- çoit directement le mélange de sable-agglomérant de la deuxième machine à souffler. Amélioration introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, caractéri- sées en ce que, après un durcissement suffisant du sa- ble qui remplit la cannelure ou l'orifice du bloc ou paquet de noyaux, on élimine les moyens de liaison provisoire de ce bloc ou paquet. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, caractéri- sées en ce que les canaux ou orifices pratiqués dans chacun des noyaux présentent une section variable, avec de préférence une largeur plus importante à leurs extrémités que dans leur partie centrale, et en outre, lorsqu'il s'agit de cannelures, celles-ci présentent dans leur f.ond une largeur supérieure à celle de leur embouchure, de façon à créer entre la matière de rem- plissage durcie et les différents noyaux du bloc ou paquet, un rainurage multiple, tant dans le sens lon- gitudinal que dans le sens transversal, qui augmente la solidité et la rigidité du bloc ou paquet. Amélioration introduite dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie caractérisée en ce que le mélange de sable-agglomérant de remplissage des cannelures ou des orifices des noyaux, peut avoir la même composition que celui utilisé au cours de la phase de fabrication des noyaux, ou de caractéristi- ques inférieures, étant donné que ce remplissage est appliqué à des zones inactives du bloc ou paquet au cours de l'opération de coulée du métal en fusion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure i représente une vue en perspecti- ve d'un noyau destiné à former la partie d'un bloc de noyaux pour un bloc-moteur, réalisé de façon conven- tionnelle, c'est à dire prévu pour être fixé au reste des noyaux qui font partie du bloc de noyaux au moyen du système classique d'adhésif. La figure 2 représente le noyau de la figure précédente, dans la même perspective, mais réalisé en accord avec les améliorations qui font l'objet de l'invention. La figure-3 représente un ensemble de noyaux comme celui de la figure 2, dans lequel les noyaux sont reliés entre eux pour former le bloc de noyaux désiré. La figure 4 représente le même bloc que la figure précédente, après que la cannelure dont sont dotés les noyaux correspondantes ait été pourvue de la matière de remplissage qui, après durcissement, doit constituer l'élément de liaison entre les noyaux. La figure 5 est une représentation similaire à celle de la figure précédente, correspondant à un bloc-moteur de six cylindres en ligne, au lieu du bloc-moteur de huit cylindres en V que représenté la figure 4. La figure 6 représente aussi sous la forme d'une vue en perspective, un bloc de noyaux correspon- dant à deux blocs-moteur de quatre cylindres en deux groupes opposés, dans lequel les améliorations de l'invention sont basées sur la formation, non pas d'u- ne cannelure occupée par la matière de remplissage, comme dans les cas précédents, mais d'un orifice qui est également occupé par la même matière de remplissa- ge qui agit comme élément de liaison entre les diffé- rents noyaux unitaires. La figure 7 représente une autre application des améliorations de l'invention, concrètement dans le présent cas, à la liaison entre les noyaux destinés à former les cylindres d'un moteur et la chemise de re- froidissement correspondante. La figure 8 représente une vue en élevation latérale d'un exemple de réalisation pratique d'une machine auxiliaire à projeter les noyaux avec laquelle on effectue l'introduction de la matière de remplissa- ge à l'intérieur des cannelures ou des orifices formés dans les noyaux obtenus dans la phase de réalisation 2 6 2213 2 précédente et après avoir reliés entre eux ces noyaux pour former le bloc de noyaux désiré à l'aide d'un ma- nipulateur. En premier lieu, il convient de préciser que la configuration de base des pièces représentées dans les figures constitue seulement un exemple et pourra varier amplement en fonction de la configuration fina- le que devra présenter le bloc de noyaux, en accord avec la pièce de fonderie à obtenir. Plus précisément, dans la figure 1 et comme il a été dit plus haut, on a représenté un noyau pour l'obtention d'un type de moteur déterminé, dans lequel est situé un corps basiquement prismatique 1, qui constitue la majeure partie du noyau, à partir duquel émergent deux cylindres 2-2' disposés en V. A partir de cette configuration du noyau de fonderie, déterminée par l'application pratique et spécifique de celui-ci, l'invention consiste à prati- quer sur le secteur prismatique 1 en question, comme représenté à la figure 2, une ample cannelure 3 qui affectera naturellement tous les noyaux qui font par- tie du bloc. En partant de noyaux 1 pourvus de cette can- nelure 3, on réalisera le montage classique représenté dans la figure 1, dans lequel les cannelures corres- pondantes 3 de tous ces noyaux formeront une cannelure continues, c'est à dire que l'on prépare un bloc de noyaux similaire à celui que l'on obtiendrait avec les noyaux conventionnels 1, mais avec leurs faces de liaison 4 directement en contact entre elles, c'est à dire sans la présence des couches d'adhésif classi- ques, et avec la formation dans le corps de ce bloc, de la cannelure longitudinale mentionnée, qui est la somme de toutes les cannelures unitaires 3. Ensuite, après avoir adapté entre eux le plus parfaitement pos- sible les différents noyaux 1, le bloc ainsi obtenu est utilisé comme moule pour le remplissage de la can- nelure 3, avec un mélange d'eau et agglomérant 5, com- me l'indique la figure 4, cette manière de remplissage étant similaire à celle employés pour la formation des noyaux 1 et étant également appliquée à l'aide d'une machine à projeter les noyaux. Lorsque cette matière de remplissage s'est durcie, outre la disparition de la cannelure 3, c'est à dire que le bloc de noyaux présente une configura- tion externe absolument identique à celle d'un bloc de noyaux conventionnel, cette matière de remplissage constitue, un élément de liaison entre les noyaux qui fait que le bloc présente une solidité, une rigidité et une compacité, qui le rendent extrêmement facile à manipuler. D'autre part, une autre des caractéristiques de l'invention consiste, comme il a été dit plus haut, en ce que la cannelure 3 de chaque noyau i présente un léger étranglement 6 dans sa zone intermédiaire, ou tout autre tube d'irrégularité qui prive d'une section uniforme la cannelure générale du bloc, cette dernière cannelure 3 étant dotée sur son fond 7 d'une largeur supérieure à celle de son embouchure 8, et par cons- équent il existe entre la matière de remplissage 5 et les différents noyaux qui font partie du bloc, un ef- fet de rainurage tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, ce qui augmente encore la solidité et la rigidité du bloc en question. Naturel- lement, la cannelure 3 peut avoir touteautre forme ou configuration adéquate, c'est à dire que le formes de liaison peuvent être très diverses. Dans la figure 5 on a représenté un bloc de noyaux doté d'une configuration différente de celle qui est illustrée à la figure 3, bien que constituée 1.1 également par -une cannelure d'implantation de la ma- tière destinée à assurer la liaison entre les noyaux. D'autre part, à la figure 6 on a représenté un autre bloc de noyaux qui, outre de présenter une configuration différente, comporte comme moyens de liaison entre les noyaux, des orifices 9 formés dans ces derniers, lesquels, dans cet exemple de réalisa- tion pratique ont la forme d'une étoile, mais qui, évidemment peuvent présenter toute autre forme, de fa- çon que la matière de remplissage 5', en plus d'assu- rer la même fonction de liaison que dans le cas précé- dent, constitue une espèce de "barre" noyée à l'inté- rieur des différents modules ou noyaux qui constituent le bloc. En tout cas, les noyaux 1-1'-1", peuvent comporter dans leurs faces de liaison 4 les classiques tétons 10 et orifices complémentaires, qui assurent un positionnement parfait en s'emboîtant les uns dans les autres, au cours de la formation du bloc, avant la fixation définitive de ce dernier au moyen de la ma- tière de remplissage 5-5'. Finalement, dans l'exemple de la figure 7 on utilise de nouveau pour relier entre eux les noyaux 11 et 12, une cannelure 13 à laquelle accèdent des ergots 14 du noyau 11 et qui est remplie également avec un mélange de sable et agglomérant 5", comme dans des cas précédents. Naturellement les réalisations pratiques montrées dans les dessins ne sont que des exemples et correspondent à certains des multiples cas qui peuvent se présenter en pratique, et qui sont tous dotés des améliorations selon l'invention, concrètement la for- mation dans les noyaux, de cannelures ou d'orifices destinés à se situer les uns en face des autres pour la formation du bloc correspondant, et qui seront rem- plis par la suite avec la matière 5, qui, après dur- cissement, donnera lieu à la formation d'un élément de liaison entre les noyaux, d'une façon complètement ef- ficace et en éliminant tous les problèmes inhérents à l'utilisation classique d'adhésifs comme moyen de fixation entre les noyaux. Comme il a été dit plus haut, après avoir obtenus les noyaux 1-2 avec leur cannelure 3 corres- pondante, ou encore avec l'orifice correspondant, on serre convenablement les noyaux 1-2 les uns contre les autres, à l'aide d'un manipulateur 14, pour former le paquet correspondant au bloc définitif à obtenir, et ce paquet et déplacé vers la zone active d'une machine de soufflage auxiliaire 15 très élémentaire et simple, comme celle qui est illustrée à la figure 8, qui est chargée de fournir à la cannelure 3, ou éventuellement à l'orifice commun du paquet de noyaux, la matière de remplissage 5 pour l'obtention du "noyau complémentai- re", qui est destiné à agir comme élément de liaison entre tous les noyaux principaux, pour transformer le paquet de noyaux initialement indépendants, en un en- semble monobloc de rigidité structurelle suffisante. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à ti- tre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 2622 1 32 REVENDICATIONS 1. Amélioration introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, caractéri- sées essentiellement en ce que, dans une première ma- chine à souffler, et à l'aide de moules appropriés, on obtient les noyaux (1) dotés d'une configuration qui se rapproche de leur configuration définitive, concrè- tement à l'exception d'une cannelure (3) ou d'un ori- fice (8) de dimensions appropriées pour que durant l'assemblage des noyaux destinés à former le bloc ou paquet correspondant, les cannelures ou les orifices se situent les uns en face des autres pour constituer ainsi un canal ou un orifice interne unique que l'on remplit, à l'aide d'une deuxième machine à souffler, avec un mélange de sable-agglomérant qui agit comme élément de liaison compacte entre les différents noyaux, en complétant, en même temps, la forme de cha- cun d'eux. 2. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie selon la re- vendication 1 caractérisées en ce que les noyaux obte- nus dans la première machine à souffler, dotés de can- nelures (3) ou d'orifice (8), sont reliés entre eux provisoirement pour former le bloc ou paquet en les maintenant ensemble entre les mâchoires d'un manipula- teur (14) qui place le bloc ou paquet sous la tête de soufflage de la deuxième machine à souffler, le canal ou l'orifice étant situé en face de cette tête de soufflage pour projeter le mélange de sable- agglomérant, de caractéristiques similaires à celles du mélange constitutif des noyaux, qui, après durcis- sement, complète géométriquement chaque noyau en ac- cord avec sa configuration définitive et assure la liaison définitive du bloc ou paquet. 3. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisées en ce que c'est le bloc ou paquet de noyaux obtenus dans la première machine à souffler,réliés provisoirement, qui constitue la boite ou le moule qui reçoit directe- ment le mélange de sabie-agglomérant de la deuxième machine à souffler. 4. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, selon l'u- ne quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce que, après un durcissement suffisant du sable qui remplit la cannelure ou l'orifice du bloc ou pa- quet de noyaux, on élimine les moyens de liaison pro- visoire de ce bloc ou paquet. 5. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisées en ce que les canaux ou les orifices sont obtenus de pré- férence dans une zone inactive du noyau 6. Améliorations introduites dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie, caractéri- sées en ce que les canaux ou orifices pratiqués dans chacun des noyaux présentent une section variable, avec de préférence une largeur plus importante à leurs extrémités que dans leur partie centrale, et en outre, lorsqu'il s'agit de cannelures, celles-ci présentent dans leur fond une largeur supérieure à celle de leur embouchure, de façon à créer entre la matière de rem- plissage durcie et les différents noyaux du bloc ou paquet, un rainurage multiple, tant dans le sens lon- gitudinal que dans le sens transversal, qui augmente la solidité et la rigidité du bloc ou paquet. 7. Amélioration introduite dans la formation de blocs ou paquets de noyaux de fonderie caractérisée en ce que le mélange de sable-agglomérant de remplissage des cannelures ou des orifices des noyaux, peut avoir- même composition que celui utilisé au cours de la pha- se de fabrication des noyaux, ou de caractéristiques inférieures, étant donné que ce remplissage est appli- qué à des zones inactives du bloc ou paquet au cours de l'opération de coulée du métal en fusion.