Brevet FR2688720A1 — publié le 19930924

La présente invention est relative au moulage de précision à modèles consommables de pièces en alliage métallique Elle concerne en premier lieu un procédé dans lequel on utilise un moule constitué d'une grappe comprenant entre autre plusieurs modèles consommables noyés dans un matériau granulaire. La technique du moulage de précision dans laquelle on utilise comme moule des modèles consommables noyés dans un matériau granulaire (voir FR-A-2 647 379 au nom de la Demanderesse) est particulièrement avantageuse par rapport au moulage dans des moules à empreintes creuses, pour réaliser des pièces en alliage métallique On peut citer en effet parmi les avantages le fait que le modèle consommable par gazéification, a la forme exacte de la pièce à obtenir sans nécessiter la mise en oeuvre de noyaux. Il permet une grande précision par rapport à bon nombre de procédés traditionnels de moulage. Il permet la récupération du matériau granulaire auquel il n'a pas été ajouté de liant Cependant de par les processus inhérents à la coulée, dans certains cas, le nombre de pièces simultanément est limité, car il faut assurer un débit métal suffisant au remplissage d'une pièce notamment si le matériau constituant le modèle a une cinétique de dégradation rapide, ce problème étant accentué par une pièce de volume important, ce qui peut être alors pénalisant pour la fabrication des pièces notamment lorsque l'on souhaite augmenter le nombre de pièces dans une grappe. La présente invention vise à repousser cette limite, et à bénéficier des avantages du modèle perdu consommable qui permet de réaliser des pièces d'une grande précision et de récupérer le matériau granulaire sans liant et à couler un nombre important de pièces dans le même moule en même temps. Ce problème est résolu par le procédé de moulage de la partie caractérisante de la revendication 1 dans lequel la grappe est alimentée en métal liquide de façon gravitaire ce qui provoque la gazéification du ou des modèles consommables et conduit ainsi à l'obtention des pièces en alliage métallique sur plusieurs étages. Le procédé selon l'invention est caractérisé par une alimentation en métal indépendante pour chacun des étages par le biais de descentes n'alimentant chacune qu'un seul étage. Dès lors, en fonction des conditions de moulage (massivité de pièces, nature du modèle, hauteur métallostatique, etc) il est possible de réguler le débit pour chaque étage par un dimensionnement correct de chacune des descentes. Ce réglage du débit permet d'éviter des défauts classiques du procédé de coulée avec modèle consommable Par exemple, un défaut du type écroulement du matériau granulaire ou du type repli carbone. La possibilité d'assurer un débit suffisant par étage eu égard à la vitesse de dégradation des modèles, rend possible d'une part, la coulée des pièces longues à remplir comme par exemple des pièces massives, et d'autre part d'augmenter le nombre de pièces par étage. Afin d'augmenter le rendement métal et de remplir simultanément tous les étages du moule avec du métal liquide chaud, les étages sont alimentés en métal provenant d'un seul bassin de coulée. L'invention a également pour objet une installation de coulée destinée à la mise en oeuvre d'un tel procédé Cette installation comprend un moule constitué de modèles en matériau consommable et de leurs moyens d'alimentation formant plusieurs étages pour l'obtention de pièces de fonderie. Dans le cas d'un remplissage rapide d'un moule à plusieurs étages, le moyen d'alimentation en métal est constitué de descentes gravitaires n'alimentant chacune qu'un seul étage En particulier les modèles consommables peuvent être en polystyrène car un débit métal suffisant est obtenu. Plus spécifiquement, chaque descente gravitaire est formée d'un élément de révolution creux en matériau réfractaire. L'installation comporte un bassin de coulée de métal liquide qui forme avec les descentes gravitaires un ensemble en matériau réfractaire, ainsi les descentes peuvent être engorgées rapidement avec un débit métal suffisant ce qui permet d'obtenir un grand nombre de pièces par étage et sur plusieurs étages, en une seule coulée. Afin de récupérer le matériau granulaire celui-ci est du sable sans liant. L'invention a encore pour objet l'utilisation d'une installation conforme à celle décrite ci-dessus pour la coulée de pièces métalliques massives Les pièces sont en fonte. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une installation de coulée conforme à l'invention. L'installation représentée au dessin comprend un moule 1 constitué d'une grappe 10 de plusieurs étages 4, 5, de modèles consommables en matériaux expansés 2 noyés dans un20 matériau granulaire 3 sans liant Le moule 1 est destiné à mouler des pièces en fonte, pour cela l'installation comprend un bassin 8 et des descentes 6, 7 alimentant respectivement les étages 4, 5 L'étage 4 est situé plus haut que l'étage 5 dans le moule, chacun des étages 4, 5 formant la grappe 10. 25 Le matériau granulaire est maintenu dans un caisson 9 Il est compacté par vibration Chaque descente 6, 7 est d'un diamètre approprié à la position et à la constitution de l'étage 4, 5 qu'elle alimente de façon à être engorgée le plus rapidement possible en métal chaud et d'assurer ainsi le débit métal suffisant. La descente 6 passe au travers de l'étage 4 sans contact avec les modèles 2 de celui-ci Il est possible d'ajouter un plus grand nombre d'étage selon le même principe. Le bassin de coulée 8 et les descentes 6, 7 sont réalisés en un matériau fibreux réfractaire. Les descentes sont tronconiques creuses avec un diamètre se rétrécissant vers le bas. Les étages 4 et 5 se présentent sous la forme des pièces à réaliser telles que par exemple des pièces de canalisation. Lors de la coulée le métal liquide se déverse du bassin 8 dans les descentes 6, 7, engorge celles-ci, puis gazéifie les modèles 4 et 5 et remplit l'emplacement laissé libre par la consommation du modèle avant l'écroulement du10 matériau granulaire 3 Après le refroidissement la grappe de pièces est séparée du matériau granulaire 3. Cette installation s'applique à la coulée d'un grand nombre de pièces massives en fonte dans un temps réduit avec une faible consommation de métal Pour un nombre de pièces15 donné, le rendement métal est amélioré par rapport à la technique de coulée sur un seul étage. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage de précision à modèle perdu de pièce en alliage métallique, dans lequel on utilise un moule ( 1) constitué d'une grappe comprenant entre-autres plusieurs modèles consommables ( 2) noyés dans un matériau granulaire ( 3), caractérisé en ce que le moule ( 1) est alimenté en métal liquide de façon gravitaire, provoquant la gazéification des modèles consommables, et conduisant ainsi à l'obtention des pièces en alliage métallique sur plusieurs étages. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation en métal se fait au moyen de descentes ( 6, 7) n'alimentant chacune qu'un seul étage ( 4, 5). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les étages ( 4, 5) sont alimentés en métal provenant d'un seul bassin de coulée ( 8). 4. Installation de coulée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un moule ( 1) constitué de modèles en matériau consommable ( 2) noyés dans un matériau granulaire ( 3) et un moyen d'alimentation en métal du moule ( 1), le ou les modèle(s) consommable(s) formant plusieurs étages ( 4, 5) pour l'obtention de pièces de fonderie. 5 Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen d'alimentation est constitué de descentes gravitaires ( 6, 7) n'alimentant chacune qu'un seul étage ( 4, 5). 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque descente gravitaire ( 6, 7) est formée d'un élément de révolution creux en matériau réfractaire. -7. Installation en particulier, selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un bassin de coulée ( 8), de métal liquide forme avec les descentes gravitaires ( 6, 7) un ensemble en matériau réfractaire. 8. Installation selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le matériau granulaire ( 3) est du sable sans liant. 9. Utilisation d'une installation conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 8 pour la coulée de pièces métalliques massives. 10. Utilisation d'une installation conforme à l'une des revendications 4 à 9 pour la coulée de pièces en fonte.