Brevet FR2672525A1 — publié le 19920814

L'invention concerne un procédé et un dispositif de debourrage de noyaux de sable dans des pièces moutées. L'élimination des noyaux de coulée, sur des pièces de fonderie d'architecture assez complexe, exiges très souvent, de recourir a un marteau pneumatique, permettant de sou- mettre la pièce a des chocs répétés, susceptibles de rompre l'adhérence du sable sur les parois. A l'origine, ce travail s'effectuait en tenant le marteau pneumatique à la main, en s'en remettant a la dextérité et au savoir-faire de l'opérateur ; il en résultait certaines disparités dans le résultat obtenu et la mise au rebut d'une proportion assez importante des pièces finies offrant un débourrage incomplet. En vue de rationaliser cette opération et de mettre l'opé- rateur å l'abri des nuisances qui en résultent : bruit, poussière, il a ete envisage de recourir à des dispositifs tels que ceux décrits dans le brevet français n 2.311.617 et le brevet européen n 0,144.031. Ces dispositifs sont constitués, essentiellement, d'un châssis, sur lequel se fixe une ou plusieurs pièces à débourrer ; le dit châssis étant soumis à des vibrations susceptibles de provoquer le décollage et le fractionnement des noyaux. Pour accroître encore le rendement de ce dispositif, il a été prévu, dans le brevet français 2.470.652, de disposer plusieurs châssis sur un carrousel polygonale entraîne en rotation pas a pas devant un poste de chargement et un poste de déchargement diamétralement oppose. Toutefois, force est de remarquer que les vibrations appliquées ainsi régulièrement sur les pièces ne garantissent cependant pas un fractionnement suffisant du noyau ni un décollage total de toutes les fractions de celui-ci. Il résulte de cette situation une certaine réticence des concepteurs à recourir à des architectures complexes, susceptibles de contrarier cette opération de débourrage, alors que ce serait cependant très souhaitable pur l'utilisation ultérieure de la pièce. Ce problème revêt une importance particulière pour les culasses de moteur à combustion interne, dont les plus com- plexes s'avèrent très souvent impossible à débourrer entièrement, avec ce que cela suppose comme perturbation sur les chaînes de fabrication. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients. Cette invention, tel le qu'e I le se caractérise, resout le problème consistant à définir un procédé et à créer un dispositif avec lesquels les noyaux puissent être non suelement fragmentés, mais aussi totalement désagrégés, tout en provoquant un effet d'érosion entraînant le décol lage de toutes les particules de sable, avant évacuation totale par gravité. Le procédé selon l'invention se caractérise principale- ment par la succession des opérations suivantes - application de chocs, à fréquence élevée, directement sur la pièce, alors que cel le-ci est maintenue en appui contre un matelas pneumatique, pour obtenir le fraction nement du noyau, - balancement de la pièce selon un mouvement alternatif horizontal pour obtenir la désagrégation totale du noyau et un certain effet de sablage des paroisi internes de la pièce moulée, - élimination dusable par gravité, au fur et à mesure de la désagrégation du noyau. Selon une définition particulière du procédé, le balancement de la pièce s'effectue avec une amplitude et à une fréquence réglable respectivement de 0 à 10 cm et de 0 à 5 000 alternances par minute. Selon une autre définition particulière du procédé, le balancement de la pièce s'effectue en combinaison avec le rattrapage d'un jeu J introduisant un effet d' inertie sur la masse sableuse. Quel te que soi t la définition du procédé, I 'amplitudeet la fréquence du balancement de la pièce varient, au cours du balancement, selon des règles déterminées en fonction de l'architecture interne de la pièce et de la dimension des cavités. Le dispositif d'application du procédé selon l'invention se caractérise en ce que les chocs, 9 fréquence élevée, sont appliques directement sur la pièce par l'intermé- diaire d'un marteau pneumatique, fixe sur un support sol idaire d'un bâti, disposé de façon à venir frapper directement la pièce par passage du marteau à travers un orifice ménagé, à cet effet, dans une plaque d'appui fixe, contre laquelle la pièce est maintenue par l'intermédiaire d'une plaque de serrage et d'un vérin à chambre, alimente en basse pression, qui constitue le coussin d'air, en ce que le balancement de la pièce, selon un mouvement alternatif horizontal, est obtenu par l'intermédiaire d'un récep- teur, comportant la plaque d'appui, la plaque de serrage et le vérin de bridage, relié au bâti verticalement par quatre bielles et horizontalement par une bielle et un double excentrique, entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moto-redueteur, et en ce que l'élimination du sable par gravité s'obtient par le maintien en position verticale de la pièce, par mise en butée de celle-ci contre une butée mécanique solidaire de la plaque d'appui. Le récepteur est constitue, préférentiellement, de deux plaques latérales, en forme de col de cygne, reliées entre elles par la plaque d'appui et par une plaque de liaison, supportant le vérin pneumatique a chambre prenant appui, d'une part, contre la plaque de liaison et contre la plaque de serrage montée par l'intermédiaire de coul isseaux sur quatre glissières re 1 i nnt la plaque d'appui a à 1 la plaque de liaiosn, perpendiculairement à celles-ci. Les bielles verticales sont reliées aux plaques latérales par l'intermédiaire d'articulation élastiques. La bielle horizontale est reliée à la plaque de liaison par l'intermédiaire d'une chape. Selon un autre mode de réalisaticn du dispositif selon l'invention, le récepteur est équipe d'un boîtier portepièce, monte avec un certain jeu entre la plaque de 1 liaison et la plaque d'appui, supporté par quatre biellettes ver ticales fixées contre la paroi interne des plaques laté- rales par l'intermédiaire d'articulation élastique, ou directement sur le châssis par le même moyen. Lorsqu'un jeu doit être ménagé entre la plaque de serrage et la pièce, celui-ci est obtenu par le montage de manchons. de longueur déterminée en fonction de l'épaisseur de la pièce, sur les glissières, entre la plaque d'appui et 1 la plaque de serrage, ou par l'intermédiaire de deux vérins, montés en opposition, traversant la plaque de liaison, dont la tige de l'un est fixée à la chape et dont la tige de l'autre vient en appui contre la plaque de serrage pour contrôler le jeu J à ménager entre la dite plaque de serrage et la pièce ; la dite plaque étant ensuite rendue solidaire de ses glissières par l'intermédiaire d'un système de blocage incorpore aux coul isseaux. Selon un mode de réalisation préférentiel du dispositif, deux récepteurs sont montés sur un même bati, de part et d'autre d'un double excentrique unique, assurant, ainsi, le balancement simultané de deux pièces dans l'alignement de deux marteaux pneumatiques disposés à chacune des extrémités du bâti. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent essentiell lement en ceci que des pièces creuses > , d'archi- tecture complexez tel les que des culasses de moteur a explosion, peuvent être réalisées par moulage, sans risque de difficulté d'élimination de la totalité du noyau, tout en améliorant l'état de surface des parois par effet de sablage, favorisant, ainsi, l'écoulement ultérieur des fluides liquides ou gazeux, destinés à circuler dans les cavités ménagées à à l'intérieur de 1 la pièce. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, destiné au débourrage de culasse de moteur, donné a titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue de face d'un dispositif sans jeu longitudinal, - la figure 2 représente une vue de dessus du dispositif selon la figure 1, - la figure 3 représente une vue de face d'un dispositif avec jeu longitudinal, - la figure 4 représente une vue de dessus du dispositif selon la figure 3, - la figure 5 représente une vue de face d'une variante de réalisation du dispositif avec jeu longitudinal J - la figure 6 représente une vue de dessus du dispositif selon la figure 5, - la figure 7 représente une vue de face d'un mode de réali- sation particulier du dispositif avec jeu longitudinal, - la figure 8 représente une vue de dessus du dispositif selon la figure 7, - les figures 9, 10 et 11 représentent, respectivement, une vue de face, une vue de dessus et une vue de côté d'un dispositif a deux postes. Les figures 1 et 2 représentent une pièce 1, montée sur un dispositif de fractionnement et d'évacuation du noyau de coulée de pièces de fonderie selon l'invention, comportant un marteau pneumatique 20 à marteau 21, fixé sur un support 3 solidaire d'un bâti 4 dispose de façon à venir frapper directement la pièce t par passage du marteau 21 a travers un orifice 401, ménagé, à cet effet, dans une plaque d'appui fixe 40 à butée verticale 402, contre laquelle la pièce 1 est maintenue par l'intermédiaire d'une plaque de serrage 41 sumise à l'action d'un vérin à chambre 50, alimente en basse pression > constituant un coussin d'air ; la dite plaque appui 40 et la dite plaque de serrage 41 font partie d'un récepteur 60, relié au bâti 4 verticalement par quatre bielles 70 à articulation élastique 71 et hori zontalement par une bielle 72 reliée, d'une part, à un double excentrique 80 entraîné par un moto-réducteur à vitesse variable 81 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une chape 431 à une plaque de liaison 43 supportant le vérin à chambre 50, reliant transversalement, en combinai- son avec la plaque d'appui 40 > deux plaques latérales en forme de col de cygne 61, 62 ; la plaque de serrage 41 est montée, par l'intermédiaire de coulisseau 411, sur quatre glissières 412 reliant la plaque d'appui 40 à la plaque de liaison 43. Les figures 3 et 4 représentent une pièce montée avec un jeu J sur un dispositif de fractionnement et d'évacuation du noyau de coulée, qui ne diffère de celui représenté sur les figures I et 2 que par la présence de manchon 413, formant butée, sur les glissières 412, entre la plaque d'appui 40 et la plaque de serrage 41. En examinant plus en détail les figures 1 et 2, on remarque que, sous réserve que la longueur utile de la bielle 72 ait été préalablement réglée afin d'obtenir un écartement nécessaire et suffisant entre la plaque d'appui 40 et la plaque de serrage 41, pour une longueur à vide déterminée du vérin à chambre 50, les pièces 1 peuvent être directement introduites par le dessus, ou, éventuellement, latéralement, dans l'espace ainsi ménagé entre les deux plaques 40, 41, étant entendu que la butée 402 existant sur la plaque d'appui 40 limite la pénétration de la pi8ce 1 dans cet espace, sans qu'il soit nécessaire de recourir à aucun système de blocage.A noter que sur certaines pièces de forme plane, le serrage des pièces peut s'effectuer directement, sans interposition de la plaque de serrage 41. Le récepteur 60 étant alors amené en fin de course vers le marteau pneumatique 20, par action contrôlée sur le double excentrique 80 par l'intermédiaire du moto-réducteur 81, l'opération peut alors commencer, puisque le marteau 21 du marteau pneumatique 20 peut frapper directement sur la pièce, en passant par l'orifice 401 prévu à cet effet. Ces actions de martelage, à fréquence élevée, sur l'ensemble résonnant, constitué de la pièce 1 avec sa plaque de serrage 41 et du vérin à chambre 50 à basse pression, provoquent, au voisinage de la fréquence propre de résonance du système, un fractionnement et un décollage du noyau Ce phénomène de résonance peut être contrôlé par action sur la pression de gonflage du vérin à chambre 50 et sur la fré- quence du martelage. Cette opération étant terminée, la désagrégation complète des morceaux de noyau peut alors être entreprise, par mise en oeuvre du balancement, par va-et-vient, de la pièce 1 par action sur le récepteur 60 supporté par les bielles verticales 70, par mise en marche continue du moto-réducteur 81 entraînant le double excentrique 80 qui communique, au dit récepteur 60, un mouvement horizontal alternatif, de course et de fréquence déterminées par l'intermédiaire de la bielle 72 et de la chape 431 fixée perpendiculairement à la plaque de liaison 43.Les morceaux de noyau, résultant de la fragmentation produite lors de l'opération précé- dente, subissant des effets d'inertie, qui provoquent, par entrechoquement, leur désagrégation progressive ; opéra- tion qui entraîne une certaine érosion des aspérités qui peuvent subsister dans les cavités inaccessibles et un décollement complet des particules sableuses les plus adhérentes, par un effet de "sablage" bien connu en mécanique. Sous réserve que la pièce 1 soit présentée en conséquence sur le récepteur, le sable résultant de la désagrégation du noyau s écoule par gravité entre les plaques latérales 61 > , 62 du dit récepteur et les longerons du bâti 4. Ce sable peut être évacué au fur et à mesure par une bande transporteuse. La fréquence du balancement et son amplitude pourront, respectivement, être réglées, par action sur un re- gulateur de vitesse et par action sur le e double excentrique. Dans certains cas, l'action de désagrégation des fragments de noyau pourra être encore accrue, par ménagement d'un jeu J entre la plaque dite de serrage 41 et la pièce 1, par ad jonction de manchon 413 de longueur appropriée sur les glissières 412 (figures 3 et 4), ou, comme représenté sur les figures 5 et 6, par l'intermédiaire de deux vérins 55 et 56, montés en opposition et traversant la plaque de liaison 43, dont la tige 551 de l'un est reliée à la chape 431 et dont la tige 551 de l'autre vient en appui contre la plaque de serrage 41, ou directement contre la pièce 1, pour assurer, à celle-ci, un jeu J contrôlé dans le plan horizontal ; la plaque de serrage 41 étant ensuite sol idarisée à ses glissières par l'intermédiaire de dispositifs de blocage, incorporés aux coulisseaux 411. Ainsi, le vérin 55 assure I 'approche de la plaque de serrage en fonction de l'épaisseur de la pièce et le vérin i n 56 assure uniquement le jeu J. cette disposition, qui correspond aux figures 3 a 6, permet d'accroitre, encore, l'effet d'inertie et, par conséquent, l'entrechoquement entre les morceaux de noyau; elle facilite, aussi, l'évacuation du sable, lorsqu'on a affaire à des pièces à architecture interne assez complexe. Selon le mode de réal isation particulier de l'invention, représente sur les figures 7 et 8, la pi8ce 1 se fixe dans le récepteur 60 par l'intermédiaire d'un boîtier 90, monte avec jeu entre la plaque de liaison 43 et la plaque d'appui 40, rendu solidaire des plaques latérales 61 et 62 du ré cepteur, ou du châssis (comme représenté sur les figures), par l'intermédiaire de quatre biellettes verticales 73 fixées par l'intermédiaire d'articulation élastique 71. La pièce est bloquée contre l'un des petits côtés 91 du boîtier, situé vers le marteau pneumatique 20, par l'intermédiaire d'un vérin à chambre 50 prenant appui contre le petit côté opposé 92 du dit boîtier 90, avec interposi- tion, ou non, d'une plaque de serrage 45. I I est possible, ainsi, d'obtenir un balancement combiné de la pièce 1 par l'intermédiaire du récepteur 60 et du boîtier 90, en accompagnant celui-ci de chocs dûs au jeu ménagé entre le boîtier et les plaques de liaison 43 et d'appui 40. On comprend qu il soit intéressant de combiner deux dispo sitifs, afin qu'ils utilisent, en commun, le double excentrique et son moteur d'entraînement, comme représente sur les figures 9, 10 et 11. Le procédé et le dispostif, selon $l'invention, concernent, principalement, les culasses de moteur à combustion interne, muisrien ne s'oppose à ce qu'ils soient utilisés, aussi, dans d'autres cas, sous réserve d'une adaptation des paramètres de fonctionnement de l'appareil. Revendications. 1. Procédé de fractionnement et d'évacuation des noyaux de coulée de pièces de fonderiez faisant appel à des vibra tions, caractérise en ce qu'il consiste à - appliquer des chocs, à fréquence élevée, directement sur la pièce (1), alors que celle-ci est maintenue en appui contre un matelas pneumatique, pour obtenir le fractin- nement du noyau, - soumettre la pièce (1) à un balancement horizontal al ternatif, en vue d'obtenir la désagrégation totale du noyau et un effet de sablage des parois internes de la pièce (1), - éliminer le sable par gravité, au fur et à mesure de la désagrégation du noyau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le balancement horizontal alternatif de la pièce (1) s'accompagne du rattrapage d'un jeu CJ) introduisant un effet d'inertie sur la masse sableuse. 3. Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le balancement de la pièce s'effectue avec une amplitude réglable de 0 à 10 cm, selon une fréquence réglable de 0 à 5 000 alternances par minute. 4. Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que l'amplitude et la fréquence du balancement varient, au cours de celui-ci, selon des règles déterminées en fonc tionde l'architecture interne de la pièce C1)et de la dimension des cavités. 5. Dispositif d'application du procédé selon les revendi cations 1 d 4, caractérise en ce que les chocs, à fréquence élevée, sont appliqués directement sur la pièce (1) par l'intermédiaire d'un marteau pneumatique (20), fixe sur un support (3) solidaire d'un bâti (4), disposé de façon à venir frapper directement la pièce par passage du marteau (21) à travers un orifice (401) ménagé, à cet effet, dans une plaque d'appui fixe C40) contre laquelle la pièce (1) est maintenue par l'intermédiaie d'une plaque de serrage (41) et d'un vérin à chambre (50), alimenté en basse pression, qui constitue le coussin d'air, en ce que le balancement de la pièce (1), selon un mouvement alternatif hori zontal, est obtenu par l'intermédiaire d'un récepteur (60), comportant la plaque d'appui (40), la plaque de serrage C41) et le vérin de bridage (50), relié au bâti (4) verticalement par quatre bielles (70) et horizontalement par une bielle (72) et un double excentrique (80) entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moto-réducteur (81), et en ce que l'élimination du sable par gravité s'obtient par le maintien en position verticale de la pièce (1), par mise en butée de celle-ci contre une butée mécanique (402) solidaire de la plaque d'appui (40). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le récepteur (60) est constitué de deux plaques latérales, en forme de col de cygne (61, 62), reliées entre elles par la plaque d'appui (40) et par une plaque de liaison C43) supportant le vérin pneumatique à chambre (50) prenant appui, d'une part, contre la plaque de liaison (43) et, d'autre part, contre la plaque de serrage (41) montée, par l'intermédiaire de coulisseaux (411 , sur quatre glissières (412) reliant la plaque d'appui C40) à la plaque de liaison (43), perpendiculairement à cellesci. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bielles verticales (70) sont reliées aux plaques latérales (61, 62) par l'intermédiaire d'articulation élastiques. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bielle horizontale (72) est reliée à la plaque de liaison (43) par l'intermédiaire d'une chape (431 > . 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux récepteurs (60) sont montés sur un même bâti, de part et d'autre d'un double excentrique (80) unique, assu rant, ainsi, le balancement simultané de deux pièces C1) dans l'alignement de deux marteaux pneumatiques (20) disposés à chacune des extrémités du bâti. 10. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que, lorsqu'un jeu (J) doit être ménagé entre la plaque de serrage (41) et la pièce (1), celui-ci est obtenu par le montage de manchon (413 > , de longueur déterminée en fonction de l'épaisseur de la pièce (1), sur les glissières (412), entre la plaque d'appui (40) et la plaque de serrage (41). 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lorsqu'un jeu (J) doit être ménagé entre la plaque de serrage (41) et la pièce (1), celui-ci est obtenu par l'intermédiaire de deux vérins (55 et 56), montés en opposition et traversant la plaque de liaison (43), dont la tige de l'un (551) estreliée à la chape (431) et dont la tige de l'autre (561) contrôle l'introduction du jeu (J) entre la pièce (1) et la plaque de serrage (41) ; cette dernière (41) étant ensuite rendue solidaire de ses glissières (412 > par blocage réalisé au niveau des coulisseaux (411 > . 12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pi8ce (1) se monte dans le récepteur (60) par l'in termédiaire d'un boîtier (90), disposé avec jeu entre la plaque de liaison (43) et la plaque d'appui (40), articulé par rapport aux plaques latérales C61 et 62) du récepteur (60) par l'intermédiaire de biellettes verticales (73) à articulation élastique (71) ; la dite pièce (1) étant immobilisée contre l'un des petits côtés (91) du boîtier (90), situé vers le marteau pneumatique (20), par l'intermédiaire d'au moins un vérin à chambre (50) prenant appui contre le côté opposé (92) du boîtier.