Brevet FR2627713A1 — publié le 19890901

PROCEDE DE COULEE ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces coulées et plus particulièrement un procédé qui utilise un modèle perdu, et à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Par la demande de brevet japonais n 56272/1986 on connait déjà un procédé et une installation de ce type. Dans ce procédé et dans cette installation, on prévoit un grand nombre de chassis métalliques possédant la forme de botte, et chacun de ces châssis est rempli d'une matière de remplissage incombustible telle que le sable. Dans la matière de remplissage est noyé un modèle perdu en mousse de polystyrène qui est revêtu d'une couche formée de particules minérales et de liant. Un canal muni d'une descente est relié au modèle et un dispositif creux d'aspiration des gaz de combustion, qui possède des trous d'évent dans sa paroi latérale pour former une chambre collectrice de gaz et un brûleur à sa partie supérieure, est prévu de manière à être en contact avec la couche de matière de remplissage. Les châssis sont mis en vibration par un dispositif vibrateur afin de tasser fortement la matière de remplissage. Ensuite, -on coule un métal fondu par la descente. Le métal fondu gazéfie le modèle perdu et remplit la cavité qui a été formée par la fusion du modèle perdu. Les gaz dégagés s'écoulent à travers les interstices entre les particules de la matière de remplissage et pénètrent dans le dispositif d'aspiration des gaz de combustion en passant par les trous d'évent. Ils remplissent la chambre collectrice de gaz et s'élèvent jusqu'au brûleur, o ils sont allumés par un dispositif d'allumage prévu de manière à être orienté vers le brûleur et ils sont brûlés. Ensuite, le châssis dans lequel l'opération décrite ci-dessus a été exécutée est évacué pour être utilisé dans une autre opération. Le mouvement ascendant des gaz brûlés réduit la pression régnant à l'intérieur du dispositif d'aspiration des gaz de combustion, ce qui induit une aspiration des gaz à travers les trous d'évent. A la différence de l'installation de coulée déjà connue qui utilise une pompe pour aspirer les gaz, le procédé et l'installation décrits cidessus peuvent se dispenser d'utiliser une pompe. En outre, on peut faire varier la force d'aspiration au cours de l'exécution d'une série d'opérations, qui comprennent l'amorçage du dégagement des gaz, l'accroissement et la diminution de la quantité de gaz engendrée et la cessation du dégagement de gaz. En outre, le dégagement de gaz peut être automatique- ment déclenché et interrompu. Ces facteurs permettent de fabriquer une pièce coulée saine que l'on ne pourrait pas obtenir au moyen d'une installation utilisant une pompe. Toutefois, cette installation et ce procédé présen- tent les inconvénients suivants: dans le procédé décrit ci-dessus, les châssis sont mis en vibration par le dispositif vibrateur de manière à tasser fortement la matière de remplissage logée dans chacun des châssis et à maintenir ainsi fermement le modèle perdu pendant la coulée pour éviter ainsi que la matière de remplissage ne s'effondre dans la cavité formée par la dissipation du modèle perdu. Toutefois, si le châssis possède quatre angles droits, c'est-à-dire, si le châssis possède quatre coins carrés, la matière de remplissage ne peut pas être tassée uniformément lorsqu'on la vibre. En outre, après que le brûleur a été allumé, ce châssis est évacué du dispositif d'allumage et amené à une position dans laquelle on procède à une autre opération pour permettre d'effectuer l'opération de coulée de façon continue. Ceci a pour effet que l'écoulement du gaz remplissant la matière de remplissage vers le dispositif d'aspiration des gaz de combustion est discontinu et que la combustion de ces gaz au niveau du brûleur et par conséquent, l'aspira- tion, sont interrompues. La présente invention vise à éliminer les problèmes de la technique antérieure qui ont été décrits plus haut et son but est de créer un procédé de coulée, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui permettent de faire en sorte qu'une matière de remplissage soit tassée facilement et sensiblement uniformément dans toute l'étendue du châssis lorsqu'on fait vibrer ce châssis, et qui permette d'effectuer l'aspiration de façon sensiblement continue, même lorsque le châssis est évacué du dispositif d'allumage après l'allumage, et que l'écou- lement des gaz vers le dispositif d'aspiration des gaz de combustion devient ainsi discontinu. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de coulée comprenant les phases qui consistent à introduire une matière de remplissage incombustible dans un châssis présentant des portions à angle obtus ou de forme incurvée sur sa périphérie intérieure, le châssis étant prévu de manière à pouvoir être transporté par un dispositif transporteur, à nayer dans la matière de remplissage un modèle perdu enduit d'une couche perméable aux gaz formée de particules minérales et d'un liant; le modèle perdu se décomposant en engendrant des gaz combustibles lorsqu'il est chauffé, à prévoir une descente munie d'un entonnoir de coulée de telle manière qu'elle soit en contact avec le modèle perdu, à prévoir un dispositif creux d'aspiration des gaz de combustion muni de trous d'évent dans sa paroi latérale pour former une chambre collectrice de gaz ainsi que d'un brûleur à sa partie supérieure, de manière qu'il soit en contact avec la couche de matière de remplissage et que le brûleur fasse saillie au-dessus de ta surface supérieure de la couche de matière de remplissage, à faire vibrer le châssis au moyen d'un dispositif vibrateur de manière à tasser fortement la matière de remplissage, à couler un métal fondu provenant d'un four et à travers l'entonnoir de coulée de façon à gazéifier le modèle perdu au moyen du - métal fondu, et de manière à remplacer le modèle par un. produit, à allumer et faire brler au niveau du brûleur au moyen d'un dispositif d'allumage, les gaz qui pénètrent dans la chambre collectrice de gaz du dispositif d'aspiration des gaz de combustion à travers les trous d'évent après avoir traversé les interstices de lamatière de remplissage, de manière à l'amener à s'élever, à réduire la pression régnant dans la chambre collectrice de gaz grâce à l'effet du mouvement ascendant des gaz de manière à permettre l'aspiration des gaz à travers les trous d'évent et à déplacer le châssis, puis à approcher le brûleur d'un autre dispositif d'allumage après l'exécution du déplacement du châssis. La présente invention a également pout objet une installation de fabrication de pièces coulées qui comprend 1o un grand nombre de châssis prévus pour pouvoir être transportés par un dispositif transporteur, chacun des chassis possédant des portions à angle obtus et des portions incurvées sur sa périphérie intérieure, une matière de remplissage incombustible versée dans chacun des châssis, un dispositif vibrateur servant à tasser fortement la matière de remplissage, un modèle perdu noyé dans la matière de remplissage pour engendrer des gaz combustibles lorsqu'il est chauffé, un revêtement perméable aux gaz formé sur la surface externe du modèle, ce revêtement étant formé de particules métalliques et d'un liant, une descente munie d'un entonnoir de coulée, la descente étant prévue de manière à être en contact avec le modèle, un dispositif creux d'aspiration des gaz de combustion prévu pour être en contact avec la couche de matière de remplissage, le dispositif d'aspiration des gaz de combustion présentant des trous d'évent dans sa paroi latérale pour former une chambre collectrice de gaz, présentant un brûleur à sa partie supérieure, une pluralité de dispositifs d'allumage destinés à allumer chacun un brûleur et un four servant à amener un métal fondu à la descente. La présente invention a également pour objet une installation de fabrication de pièces de coulées qui est caractérisée en ce que le dispositif d'aspiration des gaz de combustion possède sur sa face externe un protecteur qui s'étend dans la direction axiale. Un mode de réalisation de l'invention sera à présent décrit uniquement à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'une installation selon l'invention qui montre l'une des phases du procédé selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe de l'installation de la figure 1, qui montre une autre phase du procédé selon l'invention; La figure 3 est une vue schématique en perspective de l'installation de fabrication de pièces coulées; La figure 4 est une vue en plan d'un châssis; La figure 5 est une vue en plan d'un autre exemple de châssis; La figure 6 est une vue en plan du châssis utilisé dans une installation du même type que celle qui a été décrite; La figure 7 est une vue en élévation de côté d'une partie de l'installation de fabrication de pièces coulées selon l'invention; La figure 8 est une vue en coupe et en perspective d'une partie de l'installation de fabrication de pièces coulées selon l'invention; La figure 9 est une vue en plan de la partie de l'installation selon l'invention; et La figure 10 est une vue en plan d'une partie de l'installation selon l'invention. Ainsi qu'on peut le voir en se reportant aux figures 4 et 5, un châssis présente sur sa périphérie intérieure des portions 1 à angle obtus ou incurvées en arc. Dans ce cas, la portion à angle obtus signifie une portion composée de lignes droites, telle que la portion d'angle 1 représentée sur la figure 5, ou une portion comprenant une ligne droite et une courbe, comme représenté sur la figure 4. Sur les figures 1 à 3, un dispositif transporteur 2 comprend des rouleaux 24, des arbres 25, des paliers 26, un socle 27 destiné à porter les paliers 26 et des poussoirs 28 constitués par des vérins hydrauliques. Comme on l'a représenté sur la figure 3, une série de châssis 3 peuvent être déplacés continuellement en un circuit fermé par quatre poussoirs 28 appartenant au dispositif transporteur 2. Un rouleau 29 mobile dans la direction verticale, représenté sur les figures 3 et 7, et dont on a omis de donner une description détaillée, fait monter et descendre les châssis 3, de manière qu'ils soient placés au-dessus d'un dispositif vibrateur 15 muni d'un ressort et soient chargés sur le dispositif vibrateur. Chacun des châssis 3 est en acier ou en un autre métal et se présente sous la forme d'une botte. Le châssis 3 est rempli d'une matière de remplissage incombustible 4, telle qu'un sable de moulage. Un modèle perdu 6, qui dégage un gaz combustible lorsqu'il est chauffé, est noyé dans la matière de remplissage 4. Ce modèle peut être réalisé en une mousse de polystyrène. Bien qu'il puisse également être formé d'une autre mousse de résine synthétique, la mousse de polystyrène est préférable. Une couche 5 perméable aux gaz, principalement faite de particules métalliques, est déposée sur le modèle 6. La couche de revêtement 5 peut être formée en déposant sur le modèle 6 un liquide qui contient des particules de silice ou d'autres particules minérales dissoutes dans un liant tel qu'une mélasse, et en le séchant ensuite. On peut utiliser une couche de revêtement connue 5 qui renferme un produit importé. Un entonnoir de coulée 7 peut être constitué par un produit moulé de nature céramique et une descente 8 peut être un produit moulé en coquille. L'entonnoir de coulée 7 et la descente 8 peuvent également être réalisés en la même matière que celle du modèle 6. Il est prévu également un dispositif d'aspiration des gaz de combustion 13 métallique et de forme cylindrique. Le dispositif 13 présente dans sa paroi latérale 10 des trous d'évent 11 suffisamment petits pour empêcher le sable d'y pénétrer. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 8, le dispositif 13 d'aspiration des gaz de combustion peut comprendre un filtre tubulaire hélicoïdal 32, ainsi qu'un tube 33 de même diamètre que le filtre 32, le tube 33 étant alors soudé au filtre 32. Le filtre tubulaire hélicoïdal 32 peut être formé d'acier et présenter des trous d'évent continus 11. Ce filtre peut donc résister à une forte pression extérieure. Les trous d'évent 11 ont une largeur qui est à son maximum au niveau de la surface interne et qui décro!t progressivement lorsqu'on se rapproche de la surface externe. Ceci évite que les trous d'évent 11 ne soient colmatés par la matière de remplissage 4. Le nettoyage des trous d'évent est ainsi facilité. Le dispositif 13 d'aspiration des gaz de combustion comprend en outre une matière de renforcement 34, ainsi qu'un protecteur 22 en barres d'acier. Le protecteur évite la détérioration des trous d'évent 11 qui pourrait être provoquée par le contact d'un produit 18 représenté sur la figure 2 avec les trous d'évent 11, contact qui se produirait lors de l'extraction du produit 18. En outre, le protecteur 22 consolide la fixation du filtre 32 au tube 33. Le dispositif 13 d'aspiration des gaz de combustion peut être fixé au fond du châssis 3 par dés vis 36. En variante, il peut être fixé à une glissière (non représentée) prévue sur le fond 35 du châssis 3, en une position désirée quelconque. De cette façon, le dispositif 13 d'aspiration des gaz de combustion peut être amené- à une position appropriée, qui dépend de la dimension et de la longueur du modèle perdu 6. Le dispositif 13 d'aspiration des gaz de combustion peut également être réalisé en n'importe lequel de différents types d'éléments possédant une pluralité d'ouvertures, par exemple, d'un grillage métallique, d'un métal perforé *ou de laine d'acier. I1 est prévu un dispositif d'allumage 19 d'un type quelconque qui est capable d'allumer le gaz combustible, par exemple un brûleur à gaz de ville ou au propane. Comme on l'a représenté sur les figures 3 et 10, l'installation comprend une pluralité de dispositifs d'allumage 19 disposés le long d'un passage 20 des châssis 3 et groupés en un jeu de dispositifs d'allumage 21. Ainsi, même si l'écoulement du gaz du dispositif 13 d'aspiration des gaz de combustion devient irrégulier ou discontinu, le gaz est maintenu en combustion, ce qui maintient l'aspiration sensiblement continue et constante. Le numéro de référence 37 désigne une vanne. Les portions d'angles 1 du châssis 3 peuvent être modifiées pour prendre la forme d'un angle obtus ou d'un arc, comme représenté sur les figures 4 et 5. On les met à cette forme parce qu'on a constaté par des expériences que, lorsque les portions d'angles 1 étaient formées à angle droit, comme représenté sur la figure 6, la matière de remplissage 4 était tassée, dans une région 38, à une densité différente de celle à laquelle elle l'est dans n'importe laquelle des autres régions 39. Plus précisément, la matière de remplissage est plus tassée dans la région 38 que dans les régions 39. Ceci se produit lorsque la matière de remplissage 4 est secouée par le dispositif vibrateur représenté sur les figures 3 et 7 pour se tasser fortement. Si cela se produit, il est difficile pour la matière de remplissage 4 de maintenir le modèle perdu 6 immobilisé. En outre, il y a risque de voir la matière de remplissage s'effondrer dans la cavité formée par la fusion du modèle perdu 6. On évite ces problèmes en donnant aux parties d'angles 1 la forme d'un angle obtus ou d'un arc. La matière de remplissage 4 a pu être tassée sensiblement uniformément sur toute l'étendue du châssis lorsqu'elle a été vibrée conformément à l'invention sans que les problèmes ci-dessus se soient posés. Ce phénomène peut être reproduit avec certitude Le numéro de référence 40 désigne un crochet. Le dispositif selon cette forme de réalisation de l'invention se déplace d'une distance équivalente à la dimension d'un chassis 3 dans la directiona indiquée par les flèches A28, sous l'action des poussoirs 28. Pendant que le chassis circule dans un même plan, il se produit, dans l'ordre suivant, une sérié d'opérations de coulée, qui comprennent la coulée du métal fondu, l'allumage des gaz dégagés, la combustion des gaz, la répétition de l'allumage, le refroidissement du produit moulé, l'extraction du produit moulé, l'acheminement de la matière de remplissage 4, le noyage du modèle 6, et le secouage de la matière de remplissage au moyen du dispositif vibrateur 15. Lorsque les gaz brûlent sur un brûleur 12, ils s'élèvent à partir de la portion inférieure du dispositif d'aspiration des gaz de combustion, en faisant ainsi baisser la pression dans cette partie inférieure et en rendant ainsi possible l'aspiration des gaz. Selon l'invention agencée de la façon décrite plus haut, l'aspiration des gaz est assurée par le dispositif d'aspiration des gaz de combustion. L'évolution dans le temps de l'opération d'aspiration, y compris le dégagement des gaz, les accroissements et réductions de la quantité de gaz dégagée et la cessation du dégagement des gaz, ainsi que la force d'aspiration, peuvent être réglés automatiquement, contrairement à ce qui se produit dans le cas o l'on utilise une pompe pour l'aspiration et on peut de cette façon produire facilement des produits correctement moulés. Lorsque les châssis sont transportés après que les gaz ont été brûlés, le brûleur de chacun des châssis est soumis à l'action d'un autre dispositif d'allumage. En conséquence, même si le débit des gaz pénétrant dans le dispositif d'aspiration des gaz de combustion devient irrégulier ou discontinu, le gaz est allumé à chaque fois que la combustion du gaz est interrompue, et l'aspiration s'effectue donc en continu. En outre, étant donné que les portions d'angles de la botte ont une forme à angle obtus ou en arc, la matière de remplissage contenue dans le châssis peut être tassée fortement, sensiblement uniformément sur toute l'étendue du châssis. En conséquence, le modèle perdu peut être maintenu fermement et le risque de voir la matière de remplissage s'effondrer dans la cavité formée par la décomposition du modèle peut ainsi être éliminé. En outre, la présenfce de protecteurs dans le dispositif d'aspiration des gaz de combustion permet d'éviter les détériorations des trous d'évent de ce dispositif, détériorations qui, autrement, seraient provoquées par le produit. -11 REVENDICATIONS 1.- Procédé de coulée consistant: - à introduire une matière de remplissage incombustible dans un châssis présentant des portions à angles obtus ou de forme incurvée sur sa périphérie intérieure, le châssis étant prévu de manière à pouvoir être transporté par un dispositif transporteur; - à noyer dans la matière de remplissage un modèle perdu enduit d'une couche perméable aux gaz formée de particules minérales et d'un liant, le modèle perdu se décomposant en engendrant des gaz combustibles lorsqu4il est chauffé; - à prévoir une descente munie d'un entonnoir de coulée de telle manière qu'elle soit en contact avec le modèle perdu; - à prévoir un dispositif creux d'aspiration des gaz de combustion muni de trous d'évent dans sa paroi latérale pour former une chambre collectrice de gaz ainsi que d'un brOleur à sa partie supérieure, de manière qu'il soit en contact avec la couche de matière de remplissage et que le brûleur fasse saillie au-dessus de la surface supérieure de la couche de matière de remplissage; - à faire vibrer le châssis au moyen d'un dispositif vibrateur de manière à tasser fortement la matière de remplissage; - à couler un métal fondu provenant d'un four et à travers l'entonnoir de coulée de façon à gazéifier le modèle perdu au moyen du métal fondu, et de manière à remplacer le modèle par un produit; - à allumer et faire brûler au niveau du brûleur au moyen d'un dispositif d'allumage, les gaz qui- pénètrent dans la chambre collectrice de gaz du dispositif d'aspiration des gaz de combustion à travers les trous d'évent après avoir traversé les interstices de la matière de remplissage, de manière à l'amener à s'élever; - à réduire la pression régnant dans la chambre collectrice de gaz grâce à l'effet du mouvement ascendant des gaz, de manière à permettre l'aspiration des gaz à travers les trous d'évent; et - à déplacer le châssis puis à approcher le brûleur d'un autre dispositif d'allumage après l'exécution du déplacement du châssis. 2.- Dispositif de fabrication de pièces coulées, caractérisé en ce qu'il comprend: - un grand nombre de châssis (3) prévus de manière à pouvoir être transportés par un dispositif transporteur, chacun des châssis possédant des portions à angles obtus et des portions incurvés (1) sur sa périphérie intérieure; - une matière de remplissage incombustible (4) versée dans chacun des châssis - un dispositif vibrateur (29) servant à tasser fortement la matière de remplissage; - un modèle perdu (6) noyé dans la matière de remplissage pour engendrer des gaz combustibles lorsqu'il est chauffé; - un revêtement perméable aux gaz (5) formé sur la surface externe du modèle, ce revêtement étant formé de particules métalliques et d'un liant; - - une descente (8) munie d'un entonnoir de coulée (7), la descente étant prévue de manière à être en contact avec le modèle - un dispositif creux d'aspiration des gaz de combustion (13) prévu de manière à être en contact avec la couche de matière de remplissage (4), le dispositif d'aspiration des gaz de combustion (13) présentant des trous d'évent (11) dans sa paroi latérale et formant une chambre collectrice de gaz et un brûleur à sa partie supérieure - une pluralité de dispositifs d'allumage (19) destinés à allumer chacun un brûleur; et - un four servant à fournir un-métal fondu au trou de coulée. 3.- Dispositif de fabrication de pièces de coulées selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif d'aspiration des gaz de combustion (13) présente, sur sa face externe, un protecteur (22) qui s'étend dans la direction axiale.