Brevet FR2618358A1 — publié le 19890127

I La présente invention a pour objet un disposi- tif pour la fabrication de moules de fonderie en matériau granulaire et le procédé de mise en oeuvre. La fabrication des moules de fonderie, notam- ment en sable siliceux par mise en forme d'un volume de sable est bien connue. On place une feuille imperméable au gaz telle qu'un film plastique sur une forme, elle-même située dans une enceinte, on introduit le sable dans l'encein- te sur le film plastique, on compacte par vibrations ce sable et l'on fait le vide dans l'enceinte de façon à retirer l'air emprisonné entre les grains de sable, provoquant ainsi la cohésion des grains. L'empreinte est alors réalisée pour sa première moitié ; on opère de façon identique pour réaliser la deuxième moitié et obtenir un moule prêt à la coulée. Une fois celle-ci réalisée et après solidification du matériau coulé, la dépression est supprimée. Le sable est recyclé et te cycle recommence. On peut citer *pour illustrer une telle méthode, la demande de brevet français n 2 156 138 qui décrit un dispositif pour l'obtention de moules de coulée de métal fondu. Dans ce cas, le châssis est composé de deux parties supérieure et inférieure identiques comportant chacune des tubes d'évacuation d'air reliés à un passage à communication lui-même relié à une pompe à vide. Les tubes sont répartis régulièrement de façon à couvrir une surface importante. La demande de brevet français ne 2 307 596 concerne un châssis de mouLe de fonderie dans lequel il est prévu un moyen d'introduction et de récupération du matériau granulaire utilisé. Le moyen est constitué d'un volume de forme sensiblement tronconique, la petite base étant munie d'une trappe à travers laquelle on peut introduire le tube de remplissage. Cette trappe est étanche à l'air et eLle reste fermée durant toute l'utilisation du châssis. Après moulage, le vide est cassé, le châssis étant retourné, la trappe s'ouvre et laisse s'écouler le matériau par gravité. De tels méthodes et dispositifs ne confèrent au moulage que des cadences lentes car il est néces- saire d'effectuer de nombreuses manutentions. Par ailleurs, la coulée s'effectue avec le moule maintenu dans l'ensemble des 2 châssis, ce qui immobilise deux châssis coûteux pour l'obtention d'un seul moule. De même, il est nécessaire d'effectuer deux fois l'opération de mise en forme pour obtenir les parties supérieure et inférieure du moule, seule cette double opération conduisant à l'obtention d'un moule complet. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif qui permettent de pallier ces inconvé- nients. Le dispositif utilise de façon connue un support de plaquesmodèles, une enveloppe polymère, une armature avec des tubes reliés à une source à vide et se caractérise en ce qu'il comporte au moins deux plaques-modèles placés dans des supports et que l'armature comporte au plus trois faces. Le dispositif est en outre remarquable, en ce que les supports des plaques-modèles sont articulés à au moins une plaque d'étanchéité et que l'armature comporte deux faces reliées entre elles par les tubes d'évacuation d'air. Le dispositif prévoit l'utilisation d'une enveloppe préformée. Le procédé consiste essentiellement à utiliser deux plaques-modèles pour effectuer simultanément deux empreintes pour un même moule et dans ce but, il comprend les étapes suivantes: - préparation d'au moins deux plaquesmodèles dans des supports, - mise en place sur les plaques d'une envelop- pe par thermoformage, et aspiration à travers Les plaques, - mise en place des plaques autour de L'ar- mature comportant au plus trois faces, - remplissage avec le matériau granulaire, compactage et arasement, - soudage de l'enveloppe polymère, - mise sous vide du volume défini par l'enve- loppe polymère, - retrait des plaques, - assemblage des mottes obtenues pour la constitution des empreintes. Le procédé prévoit en outre, l'utilisation d'enveloppes polymères préformées que l'on positionne entre les plaques et dans lesquelles on place l'armatu- re, les opérations suivantes étant identiques. L'invention permet donc d'obtenir des mou- les avec des manutentions réduites. Seules l'armature et l'enveloppe polymère consommable sont utilisées au poste de coutée et l'armature selon l'invention étant de conception beaucoup plus simple que les châssis existants, le coOt et l'investissement sont réduits d'autant. Une seule opération permet d'obtenir les deux parties d'un moule, seules les extrémités de l'alignement sont inutilisées mais le rendement est néanmoins amélioré de près de 50%: on aura (n-1) empreintes pour n mottes. Le procédé est semi-continu mais la coulée peut être continue en juxtaposant les mottes. Le nombre de pièces nécessaires est réduit tout comme le volume de matériau granulaire mis en oeuvre. L'invention va maintenant être décrite suivant un mode de réalisation particulier non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: - figure I: support articulé avec enveloppe polymère thermoformée, figure 2: mise en place de l'armature et montage du support, - figure 3: remplissage, compactage, arase- ment, - figure 4: repliage de l'enveloppe, mise en place de la plaque d'étanchéité, soudage de l'en- veloppe, mise sous vide, - figure 5: ouverture des plaques pour libérer la motte, - figure 6: juxtaposition des mottes pour former les empreintes complètes, - figure 7 - 8: types de gaine préformée utilisable dans le procédé selon l'invention. Les figures I à 6 constituent le schéma synop- tique de fabrication selon le procédé et avec un dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, on voit l'ensemble des 4 plaques constituant le support 1, deux plaques-modèles 10 et 11 et deux plaques d'étanchéité 12 et 13. Les plaques-modèles sont placées dans des logements 100 et 110 dans le support de façon à ce qu'on puisse les changer en conservant la structure de base de ce support. Ces logements sont reliés aux plaques d'étan- chéité par des articulations 14,15 et 16. Ces plaques sont également munies chacune d'une raccord 101, 120, 111, 130, permettant la liaison avec une source à vide et/ou d'air comprimé, de façon connue. Les plaques sont réalisées à partir de plaques alésées ou réalisées en matériau poreux de façon à permettre L'aspiration Lors du thermoformage et Le soufflage uLtérieur pour Le démouLage. Les plaques étant placées horizontalement, on dispose à La surface une enveloppe polymère 17 de forme initiale plane que L'on adapte par ther- moformage sous aspiration au profil des plaques-modèLes. Les plaques 10-13 sont montées de façon que les deux plaques-modèles soient face à face, La forme étant orientée vers l'intérieur. La plaque d'étanchéité 12 sert d'appui inférieur et reçoit l'armature 20. La plaque d'étanchéité 13 reste ouverte vers l'exté- rieur. L'armature est constituée de deux plaques d'extrémité 21,22 reliées par deux tubes 23,24, les plaques étant munies de joints d'étanchéité 28,29. Ces tubes devront être d'une épaisseur suffisante pour donner à l'armature une grande rigidité. Les tubes 23 et 24 sont débouchants à l'inté- rieur d'un-volume 25 à l'intérieur de la plaqué 21, formant chambre commune et à l'extérieur de cette plaque, il est prévu un raccord externe 26. Ce raccord peut être relié par toute conduite souple à une source à vide. On prévoit également des ergots de manutention tels que 260 permettant le transport de l'armature. Ces tubes 23 et 24 sont munis de perforations 27 d'un diamètre tel qu'il permette le passage de l'air mais pas celui des grains du matériau granulaire dont il s'agira ultérieurement. On assure alors l'étanchéité entre l'arma- ture et l'enveloppe par les joints 28 et 29. A la figure 3, on a schématisé le remplis- sage du dispositif constitué des plaques, de L'enve- loppe et de l'armature, par du sable 30 siliceux, du type de celui utilisé en fonderie ou de tout autre matériau granulaire adapté. Ce remplissage s'effectue, par exemple, à l'aide d'une 'rehausse 31, tandis que l'ensemble dispositif et sable est soumis au compactage grâce à une table vibrante (non représentée) symbolisée par les flèches 32. De façon usuelle, on adaptera l'amplitude et la fréquence en fonction du matériau granulaire, des caractéristiques et des formes des plaques-modèles. Simultanément, on a maintenu une dépression à la surface des plaques par l'intermédiaire d'une source à vide et des raccords 101, 120, 111, 130, ce qui a pour but de maintenir parfaitement plaquée l'enveloppe polymère sur les formes à reproduire. L'effet combiné de ces deux actions conduit à la mise en forme du sable 30. On arase ensuite la face supérieure. A la figure 4, on rabat la dernière partie de l'enveloppe polymère sur le dessus de la motte avec la plaque d'étanchéité et l'on effectue une soudure 40 pour obtenir un volume fermé 41. On fait subir à l'ensemble un éventuel compac- tage complémentaire et on applique une dépression à l'intérieur du volume formé 41 par les tubes 23 et 24 reliés à une source à vide par le raccord 26. A la figure 5, on a montré le retrait des plaques-modèles et des plaques d'étanchéité. Ce retrait est réalisé en supprimant la dépression et au besoin en introduisant cette fois une légère surpression pour faciliter le décollement. Ce retrait s'effectue par rotation ou par translation. L'ensemble armature 20 et sable 30 dans l'envelop- pe polymère forme la motte qui peut être transportée. Dans tous les cas, la dépression devra être maintenue jusqu'à solidification pour compenser les fuites éventuelles. Les mottes sont alors juxtaposées pour constituer des empreintes complètes ainsi que représentées figure 6. Chaque Lot est maintenu sur L'aire de coulée après mise en place de noyaux éventuels. On réalise de façon classique La couLée par des conduits réservés à cet usage avec ou sans masse- Lotte. Après solidification, Le lot est transféré au poste de décochage qui permettra, par suppression de La dépression, de récupérer Le produit coulé d'une part, l'armature et le sable d'autre part. Ce dernier est recyclé tandis que l'armature est ramenée au poste de fabrication des mottes. On peut prévoir un procédé continu avec tr-ans- fert et alimentation en motte une à une. En figures 7 et 8, on a représenté des gaines préformées 70 et 80. Ces gaines sont plus particulièrement utilisa- bles dans une variante du procédé et du dispositif selon laquelle l'armature comprend 2 ou 3 plaques fixes et les plaques sont réduites aux seules ptaques- modèles latérales liées entre elles par des supports. Ces plaques sont rapportées latéralement et ne sont plus articulés. On crée une dépression à la surface des plaques comme précédemment, après avoir mis la gaine, L'avoir transformé et scellé à son extrémité inférieure, on introduit l'armature puis le matériau granulaire, on sceLLe ensuite l'extrémité supérieure après compac- tage, on exerce une dépression par l'intermédiaire de l'armature, les étapes suivantes restant strictement identiques. Dans ce type de fabrication de moules, on peut prévoir un serrage complémentaire par au moins la face inférieure 12 et éventuellement la face supé- rieure 11. Dans ce but, on place un élastomère sur une portion de la plaque. Cet élastomère, lors du compac- tage complémentaire et sous l'effet du vide interne, déforme Le film et comprime le sable. Cette opération est surtout utile dans les formes complexes. De même, les opérations connues dans la fonde- rie peuvent compléter le procédé selon l'invention. Ainsi, l'enveloppe polymère peut être recouver- te d'une couche d'un produit particulier destiné à faciliter le décochage par exemple. De même lors du compactage, on pourra faire varier la direction des vibrations pour obtenir une meilleure qualité de compactage. Quant aux procédé et dispositif pour assurer l'étanchéité entre l'armature et l'enveloppe, une variante de l'invention propose de réaliser une gorge périphérique sur les plaques d'extrémité de l'armature que l'on met en relation avec la chambre commune de mise en dépression. Quant au support, il comporte sur les bords correspondantsun joint gonflable. Le procédé consiste avant l'introduction du sable à presser le bord de l'enveloppe polymère dans la gorge par le joint gonflable, on effectue les opérations de remplissage, compactage, arasement, soudage puis à mettre en dépression le sable et la chambre commune ce qui plaque le bord de l'enveloppe dans la gorge, le support et les plaques peuvent être aisément retirés. De même, l'invention propose une variante pour la réalisation des tubes. Ceux-ci peuvent être creux de section carrée ou rectangulaire. Sur les faces latérales, on rapporte une plaque microporeuse ou alésée à une certaine distance de la surface du tube notamment grâce à des ergots filants. On définit ainsi deux couloirs parallèles au tube central. La maintenance en est facilitée et la plaque filtrante peut être changée facilement, quant aux coûts ils sont réduits puisque la plaque est plane. De La même façon, Le procédé permet d'utiLi- ser une armature 3 faces avec deux pLaques-modèLes articulées autour d'une plaque d'étanchéité, deux feuiLLes polymères que L'on soude en partie supérieure après rempLissage et compactage avant de mettre Le contenu sous vide. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour la fabrication de moules de fonderie notamment en matériau granulaire compor- tant des plaques-modèles (10,11), des plaques d'étan- chéité (12,13), une armature (20), au moins une envelop- pe polymère (17), un moyen d'alimentation en matériau en grains (31), des moyens de mise sous vide (26), caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux plaques-modèles (10,11) placées dans les logements d'un support (1) et en ce que l'armature (20) comporte au plus trois faces. 2) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte au moins une plaque d'étan- chéité (12). 3) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les éléments du support (1) comportant les plaques-modèles (10,11) et les plaques d'étanchéité (12,13) sont articulées. 4) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'armature comporte deux faces reliées entre elles par les tubes d'évacuation d'air (23,24), les plaques d'étanchéité sont au nombre d'une au moins, les plaques-modèles-sont au nombre de deux (12,13). ) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la feuille polymère (17) est unique, d'une surface correspondant à la surface des plaques d'étanchéité et des plaques-modèles. 6) Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce que la feuille polymère est préformée du type gaine (70,80). 7) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les supports de plaque comportent un joint gonflable pour plaquer l'enveloppe polymère (17) sur l'armature (20) dans des gorges sous l'effet 1 1 de l'aspiration par La chambre commune (25) à dépres- sion. 8) Procédé de fabrication d'un mouLe en maté- riau granulaire tel que du sable siliceux, utilisant L'effet de cohésion par le vide dans une enveloppe poLymère, à l'aide d'une armature et de pLaques-modèLes, caractérisé en ce qu'il comprend Les étapes suivantes: préparation d'au moins deux plaques-modèLes dans un support, - mise en place sur les plaques d'au moins une enveloppe polymère par thermoformage, par aspira- tion à travers Les plaques, - mise en place des plaques autour de l'arma- ture comportant au plus trois faces, - étanchéité par joints entre armature et film par serrage du film entre l'armature et les pLaquessupports, - remplissage avec le matériau granulaire, compactage et arasement, - soudage de l'enveloppe polymère, - mise sous vide du voLume contenu dans l'en- veloppe polymère par l'intermédiaire de l'armature, - retrait des plaques, - assemblage des mottes obtenues pour La constitution d'empreintes. 9) Procédé selon la revendication 8, carac- térisé en ce que l'on utilise une armature à deux faces, deux pLaquesmodèLes dans des supports, une plaque d'étanchéité, et que L'enveloppe est rabattue puis soudée à sa partie supérieure. ) Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que L'on utilise une armature trois faces, deux plaquesmodèLes articulées autour d'une plaque d'étanchéité, deux feuilles polymères que l'on soude en partie supérieure après remplissage et compac- tage avant de mettre le contenu sous vide. 11) Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe du type gaine est préformée, puis soudée au fond, elle est alors introduite entre les plaques puis thermoformée, à l'intérieur de cette enveloppe on introduit l'armature puis le matériau granulaire, on soude en partie supérieure, on met sous vide le contenu de l'enveloppe. 12) Procédé selon 8, caractérisé en ce que l'on réalise l'étanchéité première entre l'enveloppe et l'armature par un joint gonflable porté par le support, que l'on met en place le matériau granulaire, que l'on met en dépression la gorge périphérique des plaques d'extrémité de l'armature, ce qui plaque le film dans la gorge et assure l'étanchéité défini- tive. 13) Procédé selon la revendication 8, carac- térisé en ce que l'on réalise un complément de serrage sur l'ensemble film/sable en exerçant une poussée sur au moins une des plaques supérieure et/ou inférieu- re dans une partie prévue pour être souple, que sous l'effet du vide, cette déformation supplémentaire reste permanente. 14) Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en ce que cette poussée est exercée simultanément à un compactage supplémentaire par vibrations.