Brevet FR2656245A1 — publié le 19910628

i 2656245 Procédé et dispositif pour fabriquer des pièces moulées com- portant des cavités L'invention concerne un procédé et un dispositif pour fabriquer des pièces moulées comportant des cavités, et en particulier des pièces moulées conformées, utilisées dans l'industrie de la fonderie. On connaît un procédé servant à fabriquer des ar- ticles creux à l'aide de masses fondues de silicate (brevet bulgare N 17 065), dans lequel la masse fondue de silicate est introduite dans un moule en coquille préparé, pouvant être aplati A un moment donné, on introduit le reste de la masse fondue en retournant la matrice, en tournant son ou- verture vers le bas Un article creux est formé à partir du matériau moulé en forme de coquille et possédant une confi-> guration reproduisant les surfaces de moulage de la matrice utilisée L'épaisseur de la paroi de l'article terminé est fonction du temps de séjour de la masse fondue dans le moule. Un inconvénient de ce procédé réside dans le fait que le retournement du moule implique une consommation en énergie supplémentaire. Un autre inconvénient réside dans la durée accrue du processus étant donné que le retournement -doit être exécuté lentement avec un démarrage et un arrêt en douceur en raison de la présence de forces élevées d'inertie tandis que la sortie de la masse fondue est gênée par le déplace- ment antagoniste de l'air. On connaît un dispositif pour réaliser, avec l'application d'une basse pression, des pièces moulées à paroi mince comportant des cavités, et dans lequel, sous l'action d'une pression supérieure à la pression atmosphé- rique, la masse fondue provenant du réservoir, qui la contient et est disposé dans une chambre étanche, circule dans un conduit pour pénétrer dans une chambre sous pres- sion comportant deux cavités coniques qui sont raccordées l'une à l'autre et à ladite canalisation La première ca- vité conique est reliée, au niveau de son extrémité su- périeure, sur le moule tandis que l'autre cavité est rac- cordée au moyen d'une canalisation à un robinet qui com- porte au moins quatre positions La première position du robinet établit un raccordement à une source de gaz com- primé, la seconde position établit une communication avec le volume de gaz situé dans la chambre fermée de façon her- métique, la troisième position établit une liaison avec la canalisation de la seconde cavité conique de la chambre sous pression et la quatrième position établit une liaison à l'atmosphère (brevet français N 02 147 827). Les deux cavités coniques de la chambre sous pression possèdent des volumes presque identiques et sont raccordées entre elles par un passage dont la section transversale est égale à celle de la canalisation servant à véhiculer la matière Le volume de la cavité conique, qui est reliée au robinet, est tel que, lorsque le moule est plat, le niveau de la masse fondue présente dans cette ca- vité doit être situé au-dessous d'un niveau déterminé. Dans sa partie supérieure, au début de la canali- sation reliant l'une des cavités coniques au robinet, la chambre sous pression comporte un dispositif arrêtant le courant de gaz pénétrant dans cette cavité, lorsque la masse fondue a atteint un niveau déterminé. Un inconvénient de ce dispositif réside dans le fait qu'il permet de réaliser le moulage d'articles unique- ment sous une basse pression, et qu'il convient notamment pour le moulage de pièces à usiner creuses, à paroi mince, ce qui impose la présence d'une chambre intermédiaire sup- plémentaire sous pression et d'un robinet contrôlant les phases de moulage. Un autre inconvénient réside dans le fait que l'évacuation de la masse fondue hors de la zone des cavités ménagées dans la pièce moulée est réalisée au moyen du rem- plissage par gravité avec un barbotage, par circulation à contre-courant, de l'air qui occupe le volume libéré par la masse fondue Ce mode d'évacuation de la masse fondue en- traîne un allongement considérable de la durée de cette évacuation et allonge par conséquent en outre le cycle de moulage et réduit la précision d'obtention des dimensions de la cavité Il se produit également une oxydation supplé- mentaire et une gazéification supplémentaire de la masse fondue En dehors de cela, la machine présente un faible rendement étant donné que le moule est éliminé après soli- dification de la masse fondue, ce qui requiert un inter- valle de temps nettement plus long que la durée de l'opéra- tion de moulage. On connaît également un procédé et un dispositif pour fabriquer des pièces moulées à partir de métaux et d'alliages au moyen d'un moulage à contre-pression (brevet bulgare 38 717). Un inconvénient de ce procédé réside dans le fait qu'il ne convient pas pour réaliser le moulage de corps moulés conformés comprenant des cavités possédant une configuration complexe étant donné que la masse fondue ne peut pas se solidifier au niveau de la surface située dans l'extrémité supérieure de la cavité de la matrice. Un autre inconvénient de ce procédé réside dans le fait que, pour refouler la masse fondue hors de la ma- trice, il est nécessaire d'accroître la pression dans l'en- semble de la chambre, dans laquelle est situé le moule, ce qui entraîne une consommation accrue de gaz à une pression supérieure, ce qui confère au processus une inertie plus grande. Un inconvénient de ce dispositif réside dans le fait qu'on ne peut pas détecter la passage de la surface libre de la masse fondue, qui sort de la matrice sous l'ac- tion du gaz placé à une pression accrue, dans l'espace s'étendant depuis le niveau du fond jusqu'à l'extrémité in- férieure de la canalisation de la porte de coulée, de sorte qu'on ne peut pas éviter le risque d'un échappement de ce gaz sous pression accrue à travers la masse fondue située dans le creuset et le débordement de la masse fondue le long des parois et du couvercle du four. Un autre inconvénient réside dans le fait que ce dispositif ne permet pas de commander le processus de soli- dification produisant l'ébauche dans la matrice. Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif servant à fabriquer des pièces moulées comportant des cavités, et grâce auxquels, après le remplissage complet de la cavité située dans le moule par la masse fondue, cette dernière est refoulée uniquement hors de la zone des cavités dans la pièce moulée. Cet objectif est atteint à l'aide d'un procédé pour fabriquer des pièces moulées comportant des cavités, dans lequel, sous l'action de la pression ou de la dif- férence de pression entre la chambre fermée de façon étanche et le réservoir logeant la masse fondue et la chambre équipée du moule servant à former la pièce moulée, la masse fondue circule dans une canalisation de manière à remplir la cavité du moule et commence à se solidifier Le processus de solidification se poursuit jusqu'à ce que la pièce moulée soit obtenue avec sa configuration Ensuite, la masse fondue est refoulée dans le réservoir au moyen d'une introduction directe dans les zones des cavités ména- gées dans la pièce moulée, d'un gaz ayant une pression égale ou supérieure à la pression agissant sur la masse fondue dans le réservoir. L'objectif de l'invention est également atteint à l'aide d'un dispositif pour fabriquer des pièces moulées comportant des cavités, raccordé à une machine servant à réaliser un moulage à contre-pression, ce dispositif com- prenant une tuyère montée dans le moule et raccordée par l'intermédiaire d'une première vanne pouvant être commandée et d'un détendeur au réservoir d'air comprimé, la tuyère étant raccordée par l'intermédiaire d'une seconde vanne commandable, à la chambre étanche contenant le réservoir pour la masse fondue, et un capteur de niveau est monté sur la canalisation de la machine, qui véhicule la matière. Un avantage de ce procédé réside dans le fait qu'il crée des conditions améliorant la structure de la pièce moulée en raison de la formation soigneuse et com- plète de la pièce moulée au moyen d'une solidification di- rigée commandable de la masse fondue ainsi qu'une compensa- tion optimale du manque de volume à partir de la phase li- quide qui remplit la zone des cavités de la pièce moulée. Un autre avantage réside dans le fait que, lorsqu'on évite l'utilisation de noyaux uniques, on peut réaliser une économie de matière, d'énergie et de main- d'oeuvre pour la fabrication des noyaux et l'élimination des noyaux des pièces moulées En outre ceci facilite le travail de l'opérateur travaillant sur la machine de mou- lage et augmente la productivité en raison de la suppres- sion de l'opération de positionnement des noyaux En outre, ceci réduit les conditions préalables requises pour la création de rejet étant donné que les risques liés à la possibilité d'une rupture ou d'un écrasement de noyaux de sable ainsi qu'à l'échappement de gaz, sont supprimés. On peut obtenir les avantages liés à ce procédé et à ce dispositif, en les appliquant à une machine exis- tante utilisée pour le moulage à contre-pression. Un autre avantage du dispositif réside dans le fait que le réglage des conditions de température de la ma- trice, à l'aide desquelles sont contrôlées la solidifica- tion de la pièce moulée et la formation des cavités dans cette pièce, peuvent être contrôlées par un micro-ordina- teur. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence au dessin annexé, qui représente un schéma du dispositif selon l'invention et d'une machine de moulage à contre-pression. Le dispositif représenté sur la figure comporte une buse 2 qui est montée dans le moule et dont l'une des extrémités est raccordée à la zone de la cavité 3 située dans la pièce moulée, tandis que son autre extrémité est raccordée au moyen d'une vanne commandable 4, à la chambre étanche 5, dans laquelle est placé un réservoir pour la masse fondue 6 Le moule est raccordé par l'intermédiaire d'une première vanne commandable 7 et un détendeur 8 à un réservoir 9 pour le gaz sous pression, auquel est raccordé le manomètre 10 Un capteur 12, qui sert à détecter le ni- veau de la masse fondue et est raccordé au micro-ordinateur 13, est monté sur la canalisation 11 véhiculant la matière. Au micro-ordinateur sont raccordées des vannes commandables 14, auxquelles sont raccordés, par l'intermédiaire des ca- nalisations pour le liquide de refroidissement, les noyaux métalliques mobiles 15 et les dispositifs de refroidisse- ment 16 L'ordinateur est également raccordé à l'interrup- teur 17 qui commande les éléments de chauffage électrique 18 qui sont insérés dans le moule 1, et les thermocouples 19 et 20 Le réservoir 9 logeant le gaz sous pression est raccordé par l'intermédiaire des vannes 21,22 et 23 aux deux chambres étanches 5 et 24 de la machine, qui sont raccordées entre elles par la vanne 25 Une vanne d'échappement 26 est raccordée à la chambre 24. Le mode de fonctionnement du dispositif est le suivant Dans le cas o les vannes 21,22,23 et 25 sont ou- vertes et o la vanne 7 est fermée, le remplissage des deux chambres étanches 5 et 24 par le gaz sous pression prove- nant du réservoir 9 commence Lorsque la pression de fonc- tionnement préréglée, qui est égale dans les deux chambres, est atteinte, on ferme les vannes 22,23 et 25 On ouvre alors la vanne 26 et le gaz de travail sortant de la chambre 24 s'échappe dans l'atmosphère et la pression à l'intérieur de cette chambre commence à diminuer jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur préréglée, à la suite de quoi la vanne 26 se ferme Sous l'action de la pression initia- lement supérieure présente dans la chambre 5, la masse fon- due provenant du réservoir 6 remplit complètement le moule 2, en circulant dans la canalisation 11 véhiculant la ma- tière En fonction d'un programme préréglé et sur la base de l'information reçue à partir du thermocouple 19 qui dé- tecte la température de la masse fondue dans le réservoir 6 ainsi que sur la base de l'information reçue en provenance du système de thermocouples 20 qui enregistrent la tempéra- ture dans les zones séparées du moule, le micro-ordinateur 13 ouvre ou ferme, au moyen de vannes 14, l'envoi du li- quide de refroidissement aux noyaux métalliques mobiles 15 et au dispositif de refroidissement 16, tandis que, par l'intermédiaire de l'interrupteur 17, il branche ou dé- branche les éléments de chauffage électrique 18 Par consé- quent, le micro-ordinateur 13 réalise la commande des con- ditions de température dans le moule et, par cet inter- médiaire, la commande de la solidification de la masse fon- due de sorte qu'après l'écoulement de l'intervalle de temps déterminé, la masse fondue prend la configuration de la pièce moulée Ensuite, le microordinateur envoie un signal d'ouverture de la vanne 7 Le gaz de travail situé à une pression supérieure à la pression régnant dans la chambre 5 et dont les valeurs sont préréglées au moyen d'un détendeur 8, pénètre en traversant la vanne 7 et par l'intermédiaire de la buse 2 dans la zone de la cavité de moulage 3 Sous l'effet du gaz de travail possédant cette pression supé- rieure, la masse fondue est refoulée hors de la zone de la cavité 3 de la pièce moulée Lorsque la surface libre de la masse fondue atteint le détecteur de niveau 12, ce dernier envoie un signal au micro-ordinateur 13, qui envoie une commande de fermeture de la vanne 7 de sorte que l'écoule- ment du gaz de travail sous une pression supérieure est in- terrompu, et envoie un ordre d'ouverture d'une seconde vanne commandable 4 De cette manière, la pression au ni- veau de la surface libre de la masse fondue présente dans la canalisation de circulation de la matière est rendue égale à la pression régnant dans la chambre 5, et par conséquent la masse fondue continue à revenir au réservoir 16, mais sous le seul effet de son propre poids Ceci évite un débordement de la masse fondue. REVENDICATIONS 1 Procédé pour fabriquer des pièces moulées com- portant des cavités, dans lequel, sous l'action de la pression ou de la différence de pression entre la chambre fermée de façon étanche et le réservoir logeant la masse fondue et la chambre équipée du moule servant à former la pièce moulée, la masse fondue circule dans une canalisation de manière à remplir la cavité du moule et commence à se solidifier, caractérisé en ce qu'après la formation de la configuration de la pièce moulée, la masse fondue est re- foulée dans le réservoir au moyen d'une introduction di- recte dans les zones des cavités ménagées dans la pièce moulée, d'un gaz ayant une pression égale ou supérieure à la pression agissant sur la masse fondue dans le réservoir. 2 Dispositif servant à fabriquer des pièces mou- lées comportant des cavités selon la revendication 1, rac- cordé à une machine servant à réaliser un moulage à contre- pression, caractérisé en ce qu'il comporte une tuyère ( 2) montée dans le moule ( 1) et raccordée par l'intermédiaire d'une première vanne ( 7) pouvant être commandée et d'un dé- tendeur ( 8) au réservoir d'air comprimé ( 9), la tuyère étant raccordée par l'intermédiaire d'une seconde vanne commandable ( 4), à la chambre étanche ( 5) contenant le ré- servoir pour la masse fondue, et qu'un capteur de niveau ( 12) est monté sur la canalisation ( 11) de la machine, qui véhicule la matière.