Brevet FR2680327A1 — publié le 19930219

L'invention concerne des perfectionnements aux procédés et dispositifs de débourrage de noyaux de coulée de pièces de fonderie. L'élimination des noyaux de coulée sur des pièces de fonderie d'architecture complexe exige de recourir à des procédés et à des dispositifs mécaniques permettant de soumettre la pièce à des chocs répétés, susceptibles de rompre l'adhérence du sable sur les parois. Les dispositifs sont constitués, essentiellement, d'un châssis, sur lequel se fixe une ou plusieurs pièces à débourrer; ledit châssis étant soumis à des vibrations et à des chocs susceptibles de provoquer le décollage et le fractionnement des noyaux. Toutefois, force est de remarquer que les vibrations et les chocs appliqués ainsi régulièrement sur les pièces ne garantissent cependant pas un fractionnement suffisant du noyau, ni un décollage de toutes les fractions de celui-ci. I1 résulte de cette situation une certaine réticence des concepteurs de pièces moulées à recourir à des architectures complexes, susceptibles de contrarier cette opération de débourrage, alors que ce serait pourtant très souhaitable pour l'utilisation ultérieure de la pièce. Ce problème revêt une importance particulière sur les culasses de moteur à combustion interne, dont les plus complexes s'avèrent, très souvent, impossible à débourrer entièrement, avec ce que cela suppose comme perturbation sur les chaînes de fabrication. On connaît déjà un procédé de fractionnement et d'évacuation des noyaux de coulée de pièces de fonderie (demande de brevet français n"91 01385 du 7 Février 1991) consistant à - appliquer des chocs à fréquence élevée directement sur la pièce, alors que celle-ci est maintenue en appui contre un matelas pneumatique, pour obtenir le fractionnement du noyau - soumettre la pièce à un balancement alternatif, en vue d'obtenir la désagrégation totale du noyau et un effet de sablage des parois internes de la pièce - éliminer le sable par gravité, au fur et à mesure de la désagrégation du noyau Avec le dispositif d'application de ce procédé, le balancement de la pièce s'effectue dans le plan horizontal et est obtenu par l'intermédiaire d'un récepteur, comportant une plaque d'appui de la pièce, une plaque de serrage et un vérin de bridage, relié verticalement au bâti par l'intermédiaire de quatre biellettes et, horizontalement, par l'intermédiaire d'une bielle et d'un double excentrique monté sur un arbre d'entraînement entraîné en rotation par un moteur. L'élimination du sable par gravité étant obtenue par mise en butée de la pièce contre une butée mécanique solidaire de la plaque d'appui. Le balancement alternatif horizontal ne s'effectuant que dans une unique direction, prédeterminée de construction, il en résulte une insuffisance de sollicitations latérales, qui peut exiger, dans certains cas, que le débourrage s'effectue en deux phases successives et identiques, séparées par un repositionnement à 90 de la pièce dans son récepteur, ou de la capsule porte-pièce elle-même par rapport au récepteur ; ce qui exige des manipulations intermédiaires, susceptibles d'entraîner des erreurs de repositionnement (180 au lieu de 90 ) et grève considérablement le temps nécessaire au débourrage complet. Ce problème revet une importance particulière pour les culasses de moteur à combustion interne1 dont les plus complexes laissent toujours subsister quelques doutes quant à l'élimination complète de toutes les particules de sable. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé et à créer un dispositif avec lesquels les noyaux puissent etre totalement fragmentés, désagrégés et évacués en une seule et meme phase, sans repositionnement de la pièce dans son support. Le procédé selon l'invention se caractérise principalement en ce que le balancement alternatif résulte de la combinaison d'un mouvement longitudinal alternatif, combiné à des chocs, à un mouvement transversal alternatif et en ce que ledit balancement est irrégulier et aléatoire. Selon une première variante du procédé, le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan parallèle à celui dans lequel le mouvement longitudinal est appliqué. Selon une seconde variante du procédé, le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan perpendiculaire à celui dans lequel le mouvement longitudinal est applique. Selon un mode de réalisation d'un dispositif d'application du procédé selon la première variante de celui-ci, le mouvement transversal alternatif est obtenu par l'intermédiaire d'un vilebrequin, relié à la capsule porte-pièce par au moins une bielle. Ladite capsule porte-pièce étant supportée par un bâti par l'intermédiaire de quatre biellettes s'articulant dans des plans perpendiculaires au vilebrequin, et la fréquence du balancement résultant étant rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du vilebrequin. Selon un autre mode de réalisation d'un dispositif d'application du procédé selon la première variante de celui-ci, le mouvement transversal alternatif est obtenu par l'intermédiaire de deux vilebrequins, disposés verticalement entre le bâti et le support de capsule le balancement alternatif résultant étant rendu irrégulier et aléatoire, comme dans le mode de réalisation précédent, par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des vilebrequins. Selon un mode de réalisation d'un dispositif d'application du procédé selon la seconde variante de celui-ci > le mouvement transversal alternatif est obtenu par l'intermédiaire d' un vilebrequin et de ressorts interposés verticalement entre la capsule porte-pièce et le bâti support, et la fréquence du balancement résultant du porte-capsule est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du vilebrequin. Préférentiellement, dans ce dernier mode de réalisation, le vilebrequin est disposé dans le plan médian longitudinal de la capsule porte-pièce, et les ressorts sont répartis en deux rangées, disposées symétriquement par rapport au vilebrequin. Selon un mode de réalisation commun à l'ensemble des dispositifs, la variation de vitesse du moteur d'entraînement des vilebrequins est obtenue par l'intermédiaire d'un variateur électronique piloté. Les avantages obtenus grâce à cette invention, consistent en ce que des pièces creuses d'architecture très complexe, telles que des culasses de moteur à explosion, peuvent etre conçues sans risque de difficultés d'élimination du noyau, ni de pertes de charges dues à une rugosité excessive des parois ; ceci sans compromettre la productivité. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre des différents modes de réalisation du dispositif selon l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue de face du dispositif de débourrage selon un mode de réalisation correspondant à la première variante du procédé, - la figure 2 représente une vue de face du dispositif de débourrage selon un mode de réalisation correspondant à une seconde variante du procédé, - la figure 3 représente une vue de côté, en perspective, du dispositif de débourrage selon un second mode de réalisation correspondant à la première variante du procédé. Les figures représentent un bâti 1, 9, supportant une capsule porte-pièce 2 ou un support de capsule 10 par l'intermédiaire de biellettes 5, de ressorts 7 ou de vilebrequins 8, actionnés par un vilebrequin 3, une ou plusieurs bielles 4 et un moteur d'entraînement 6. En examinant plus particulièrement la figure 1, on remarque que la capsule porte-pièce 2 est reliée au châssis 1 par l'intermédiaire de biellettes 5, qui peuvent etre communes avec celles permettant le balancement longitudinal, sous réserve que leurs articulations soient conçues en conséquence (genouillères ou double axe d'articulation) ; le balancement latéral étant assuré par la bielle 4,animée d'un mouvement alternatif par l'intermédiaire du vilebrequin 3. Il est évident, pour l'homme de métier, que la fréquence du balancement alternatif ainsi créée et entretenue par le moteur 6 pourra etre rendue aléatoire par simple variation aléatoire de la vitesse de rotation dudit moteur 6 ; ce qui peut être aisément obtenu par l'intermédiaire d'un variateur électronique, dont le pilotage est assuré en conséquence. En se reportant à la figure 2,on remarque que, dans ce mode de réalisation, la capsule porte-pièce 2 est reliée au châssis 1 par l'intermédiaire du vilebrequin 3, en prise directe, sur le dessous de ladite capsule 2, et de deux rangées de ressorts 7, disposées de chaque côté du vilebrequin et assurant le rappel en position verticale de la capsule 2, tout en créant avec celle-ci, un système vibrant, qui, combiné à une variation aléatoire de la vitesse de rotation du vilebrequin, obtenue comme indiqué à l'exemple ci-dessus, générera et entretiendra un balancement alternatif aléatoire de ladite capsule porte-pièce 2. Dans ce mode de réalisation, le balancement longitudinal peut être obtenu par coulissement alternatif du palier 21, reliant la capsule porte-pièce 2 au vilebrequin 3, sur le maneton dudit vilebrequin, sous réserve que la longueur de celui-ci soit prédéterminée en conséquence pour offrir une liberté de coulissement suffisante. En examinant maintenant la figure 3, on remarque que, dans ce mode de réalisation,le balancement longitudinal et le balancement transversal du support 10 sont combinés dans le déplacement circulaire du maneton 81 des vilebrequins 8 par rapport à l'arbre d'entraînement 82 de ces derniers. Le balancement ainsi obtenu peut être rendu irrégulier et aléatoire, dans ce cas aussi, par variation de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des vilebrequins, utilisant le moyen déjà évoqué dans les autres exemples. Il faut souligner que, dans les exemples représentés aux figures 1 et 2,1 a fréquence du balancement longitudinal peut être rendue, elle aussi, aléatoire par variation aléatoire de la vitesse de rotation du moteur affecté à cette fonction. Le procédé et le dispositif, selon l'invention, concernent principalement le débourrage des culasses de moteur à combustion interne, mais rien ne s'oppose à leur utilisation pour l'élimination du noyau d'autres pièces de fonderie présentant la même complexité interne, sous réserve d'adaptations mineures. Revendications 1 . Procédé de fractionnement et d'évacuation des noyaux de coulée de pièces de fonderie, consistant à a) appliquer des chocs à fréquence élevée directement sur la pièce, alors que celle-ci est maintenue en appui contre un matelas pneumatique, pour obtenir le fractionnement du noyau, b) soumettre la pièce à un balancement alternatif, en vue d'obtenir la désagrégation totale du noyau et un effet de sablage des parois internes de la pièce, c) éliminer le sable par gravité, au fur et à mesure de la désagrégation du noyau, caractérisé en ce que le balancement alternatif résulte de la combinaison d'un mouvement longitudinal alternatif à un mouvement transversal alternatif et en ce que la fréquence dudit balancement est irrégulière et aléatoire. 2 . Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan parallèle à celui dans lequel le mouvement longitudinal est applique. 3 . Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que le mouvement transversal alternatif est appliqué dans un plan perpendiculaire à celui dans lequel le mouvement longitudinal est appliqué. 4 . Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1 et 2 ci-dessus, caractérisé en ce que le mouvement alternatif transversal est obtenu par l'intermédiaire d'un vilebrequin (3) relié à la capsule porte-pièce (2) par au moins une bielle (4), en ce que ladite capsule porte-pièce (2) est supportée par un bâti (1) par l'intermédiaire de quatre biellettes (5) s articulant dans des plans perpendiculaires au vilebrequin (3) et en ce que la fréquence du balancement alternatif est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur (6) d'entraînement du vilebrequin (3). 5 . Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le mouvement alternatif transversal est obtenu par l'intermédiaire d'un vilebrequin (3), relié à la capsule porte-pièce (2) par au moins un palier (21), fixé sous cette dernière, et de ressorts (7), interposés verticalement entre la capsule porte-pièce (2) et le bâti (1), et en ce que la fréquence du balancement alternatif est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur (6) d'entraînement du vilebrequin (3). 6 . Dispositif selon la revendication 5,caractérisé en ce que le vilebrequin (3) est disposé dans le plan médian longitudinal de la capsule porte-pièce (2), alors que les ressorts (7) sont répartis en deux rangées disposées symétriquement par rapport au vilebrequin (3). 7 . Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1, 2,caractérisé en ce que le mouvement longitudinal alternatif et le mouvement transversal alternatif sont combinés dans un même mouvement assurant le balancement alternatif d'ensemble par l'intermédiaire de deux vilebrequins (8), disposés verticalement entre un bâti (9) et un support (10) de capsule porte-pièce, et en ce que la fréquence du balancement alternatif est rendue irrégulière et aléatoire par variation correspondante de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement des vilebrequins (8). 8 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4, 5 et 7, caractérisé en ce que la variation de vitesse du moteur d'entraînement des vilebrequins (3, 8) est obtenue par l'intermédiaire d'un variateur électronique piloté.