Brevet FR2615133A1 — publié le 19881118

La présente invention concerne les techniques de fonderie et plus particulièrement le moulage des alliages légers par le procédé dit "en coquille". Elle vise notamment un nouveau dispositif de refroidissement des moules utilisés dans ce procédé, ce dispositif présentant la particularité d'assurer un refroidissement localisé, e vue de provoquer dans une portion seulement de la pièce une modification de la structure cristalline du métal, correspondant à une amélioration des caractéristiques mécaniques de ladite portion. Une application intéressante de l'invention est celle du moulage des roues d'automobiles, dans lesquelles seule la partie centrale du voile doit bénéficier de ces caractéristiques, tandis que la jante ne subit pratiquement pas l'influence du refroidissement précité. Une telle technique, bien que connue dans son principe, a été peu appliquée, car elle impliquait jusqu'à présent l'utilisation d'un outillage trop important pour une production en série. En effet, le processus actuel de mise en oeuvre de cette technique consiste à poser chaque pièce par sa face concerne sur une plaque d'acier froide, et à attendre -que la portion intéressée de la pièce se refroidisse lentement au contact de cette plaque. Une telle manipulation est manifestement empirique et imprécise, et exige une multiplication des moules et des plaques de refroidissement, ce qui entraîne un investissement trop important. Au surplus le simple dépôt de la pièce sur la plaque d'acier risque de déterminer des déformations de ladite pièce au cours de la phase de refroidissement local. Selon l'invention, on élimine ces inconvénients en remplaçant la plaque d'acier, moyen extérieur au moule, par une version modifiée de l'un des éléments dudit moule, à savoir celui de ces éléments qui intéresse la portion concernée de la pièce, ladite version comportant des moyens de refroidissement internes audit élément. Plus spécialement, l'élément de moule destiné à être au contact avec la portion de la pièce moulée qui doit subir ce refroidissement, comporte intérieurement un circuit de canaux dans lesquels on peut faire circuler un fluide de refroidissement. La température, le débit et la durée de circulation de ce fluide sont autant de facteurs sur lesquels il est possible d'agir de manière à déterminer de façon précise les conditions de refroidissement de la pièce, ce qui permet d'assurer la précision et l'homogénéité voulues de ' la modification recherchée de la structure cristalline, et par suite, des caractéristiques mécaniques de la pièce. Ainsi, au lieu de faire dépendre, comme dans la technique antérieure, ladite modification d'un phénomène non contrôlable d'équilibrage entre la température de la plaque d'acier et celle de la pièce, la technique selon l'invention repose sur le contact de la pièce avec un élément de moule refroidi à température constante, phénomène contrôlable par la valeur choisie pour ladite température et par la durée dudit contact. I1 résulte de la mise en oeuvre de ce procédé à la fois un gain de temps, une économie d'outillage et une meilleure qualité des produits obtenus. On va décrire l'invention en se référant à son application au moulage des roues d'automobiles : cette description se fera avec référence annexée sur lequel - la figure 1 représente une coupe transversale d'un moule pour roue d'automobile comportant la modification selon i invention, et - ia figure 2 est une vue de dessus du meme moule, avec une coupe partielle de l'élément refroidisseur du moule. Sur ce dessin le moule 1, destiné au moulage d'une roue R en. alliage léger est constitué d'une forme 2, ou empreinte donnant le profil extérieur de la jante J, d'une forme ou empreinte 3, donnant le profil intérieur de la jante J, et d'une empreinte 4 centrée et calé par rapport à la forme 2, donnant le profil extérieur du voile V de la roue R. Le profil intérieur dudit voile est donné par une empreinte constituée de deux pièces, l'une formant la partie centraie, 6, et l'empreinte 3. Les pièces 5 et 6 sont solidarisées par des vs 5, 7 tandis que les boulons 19 visses sur le pourtour de la -collerette 13 sont destinés à recevoir la pression d'une pièce (non representée) de solidarisation de 1' ensemble. Ladite pièce 5 constitue l'élément de refroidissement sel on la présente invention et amorce la forme de la naissance des bras ou des rayons du voile V, zâne ou l'on recherche à améliorer les caracteristiques mécaniques de l'alliage léger employé pour la coulée des roues d'automobiles. Cette pièce 5 a la forme d'un anneau dont l'alésage 12 vient se centrer sur la partie centrale 6, tandis que le bord de la coller-ette périphérique 13 de la pièce 6 vient se centrer dans l'empreinte 3, en assurant la concentricité de tous les éléments pour obtenir le profil intérieur de la roue R. Selon l'invention, dans cette partie torique 5 est pratiquée une canalisation continue servant à la circulation d'un fluide de refroidissement de ladite partie ó, depuis une entrée d'alimentation jusqu a une sortie d'évacuation, en vue d'assurer le refroidissement uniforme de toute cette partie torique. Cette canalisation peut avoir toute forme réalisable technologiquement. Selon la forme la plus simple de réalisation, cette canalisation peut être simplement circulaire, et obtenue au moment du moulage de ladite pièce. Selon une forme plus complexe, illustrée au dessus, la partie torique de ladite pièce 5 est percée de sept conduits identiques 9 répartis tangentiellement à un cercle de référence de perçage et régulièrement suivant un heptagone ouvert, de telle manière que ces conduits débouchent les uns dans les autres, en constituant une canalisation continue interne sur tout le pourtour de la pièce 5. A la place du dernier côté de cet heptagone, deux conduits 15 et 16 sont percés en sens inverse de ce côté et sur une certaine longueur, de manière à communiquer à la fois avec le premier et. le septième trou 9a et 9b respectivement, et avec deux conduits 17 et 18 percés orthogonalement à la face supérieure de la pièce. Le conduit 17 sert à alimenter le réseau de canalisation 9, en fluide de refroidissement, et le conduit 18 sert à évacuer ledit fluide apres qu'il ait été échauffé par les calories dégagées par l'alliage en fusion dans le moule. Chaque conduit -17 et 18 est surmonté d'un tube 10 facilitant le branchement des flexibles d'alimentation et d'évacuation du fluide refroidisseur, suivant les flèches F et F'. Le perçage de chaque canal 9, 16 et 17 ne pouvant être exécuté qu'en attaquant la pièce de refroidissement 5 à sa périphérie, l'entrée de chaque perçage est taraudée puis obturée par un bouchon fileté étanche afin d'obtenir un sens de circulation du fluide refroidisseur depuis le canal d'alimentation 17 jusqu'au canal d'évacuation 18. Toute autre version de la canalisation de refroidissement de la pièce 5 rentrera bien entendu dans le cadre de l'invention. Grâce à ces aménagements particuliers de la partie centrale du moule, maintenue toujours à température relativement basse, l'alliage en fusion au moment de la coulée, amené au contact de cette pièce, subira un changement contrôle de structure cristalline déterminant une amélioration des caractéristiques mécaniques de la pièce terminée, cet effet étant atteint avec les avantages exposés plus haut. Au surplus, aucune déformation de la pièce n'est à craindre au cours du traitement, la pièce étant maintenue dans le moule pendant toute la durée de ce dernier. Bien entendu, la description qui précède n'est donnée qu'à titre d'exemple d'illustration sans aucun caractère limitatif, et l'invention est applicable à tous les cas semblables où un refroidissement local d'une pièce coulée peut s'avérer utile. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'amélioration locale des caractéristiques mécaniques d'une pièce en alliage léger moulée par le procédé dit en coquille" par refroidissement de la portion concernée de ladite pièce, caractérisé en ce que ce refroidissement est provoqué. par contact du métal au moment de la coulée avec un élément du moule aménagé de manière à être maintenu à basse température par circulation d'un fluide de refroidissement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quele degré de modification desdites caractéristiques mécaniques est contrôlé par la température, le débit et/ou la durée de circulation dudit fluide de refroidissement dans ledit élément de moule. 3. Appareillage pour le moulage des pièces en alliage léger par le procédé dit "en coquille", en vue de déterminer au moment du moulage une modification locale de la structure cristalline du métal par refroidissement contrôlé de la portion concernée de la pièce, caractérisé en ce que l'élément dudit moule destiné à être au contact de ladite portion est aménagé de manière à être maintenu à basse température par circulation d'un fluide de refroidissement. 4. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ledit élément est percé une canalisation pour la circulation dudit fluide, cette canalisation étant située de manière que l'ensemble dudit élément soit refroidi de manière homogène. 5. Appareillage selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite canalisation est constituée par un conduit circulaire continu auquel sont adaptées une entrée d'alimentation et une sortie d'évacuation pour le fluide de refroidissement. 6. Appareillage selon les- revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite canalisation consiste en un polygone régulier réparti dans l'ensemble du volume dudit élément. 7. Application du procédé et de l'appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle vise le moulage d'une roue d'automobile, le voile de ladite roue étant soumis audit procédé, l'élément .de refroidissement dudit appareillage étant le tore délitant l'intérieur dudit voile et la canalisation de refroidissement étant répartie concentriquement dans le volume dudit tore.