Brevet FR2687942A1 — publié le 19930903

L'invention concerne un procédé et un dispositif de moulage de noyaux en sable de fonderie contenant une résine synthétique pour assurer le durcissement des noyaux, dans lequel on évite le colmatage des buses d1in- jection du sable, pendant la phase de durcissement des noyaux. On connaît un procédé de moulage de noyaux de fonderie consistant à injecter du sable contenant divers additifs et en particulier une résine synthétique durcissable dans une boîte à noyaux, de manière à remplir des cavités de moulage des noyaux délimitées par des pièces d'outillage de la boîte à noyaux usinées par gravure. Le sable de fonderie est injecté à l'intérieur de la boîte à noyaux en utilisant un pot d'alimentation ou pot de tir qui est rempli de sable de fonderie à un poste de remplissage dans une première phase puis déplacé en position d'injection dans la boîte à noyaux, le sable étant alors injecté par l'intermédiaire de buses d'injection ou buses de tir qui constituent les sorties du pot de tir à travers lesquelles le sable est chassé par de l'air comprimé. Après qu'on ait réalisé le remplissage des cavités de moulage de la boîte à noyaux en sable de fonderie, le pot de tir est replacé au poste de remplissage et une tête de chauffage dans le cas du moulage des noyaux en boîte chaude ou encore une tête d'injection de gaz dans le cas du moulage des noyaux en boîte froide est placée en position d'injection au-dessus de la boîte à noyaux. On réalise alors, soit le chauffage des noyaux, soit l'injection d'un gaz réactif, à l'intérieur de la boîte à noyaux, de manière à assurer le durcissement de la résine et donc des noyaux de sable dans leur forme de moulage. Pendant la phase de durcissement dont la durée est de l'ordre d'une minute, les buses du pot de tir qui a été replacé au poste de remplissage, sont exposées à l'air libre, de sorte que du sable présent dans le passage des buses est susceptible de se solidifier et d'entraîner un colmatage des buses, du fait du durcissement de la résine en présence d'air et sous l'effet de la chaleur dégagée par l'installation de moulage des noyaux. Il est alors nécessaire d'intervenir manuellement pour déboucher les buses afin de leur assurer un fonctionnement satisfaisant, lors de la phase ultérieure de remplissage de la boîte à noyaux. Ces opérations manuelles peuvent être pénibles et entraîner des durées d'intervention qui soient difficilement acceptables dans le cas d'un cycle de production automatique à forte cadence. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de moulage de noyaux en sable de fonderie, dans une machine comportant un pot d'alimentation d'une boîte à noyaux en sable contenant au moins une résine, muni de buses d'injection de sable dans la boîte à noyaux, consistant à remplir le pot d'alimentation avec du sable à un poste de remplissage, à déplacer le pot jusqu'à un poste d'injection dans la boîte à noyaux, à injecter du sable dans la boîte à noyaux, à replacer le pot d'alimentation au poste de remplissage et à placer une tête de chauffage ou d'insufflation de gaz au poste d'injection dans la boîte à noyaux pour assurer le durcissement des noyaux dans la boîte à noyaux, ce procédé permettant d'éviter le colmatage des buses d'injection de sable, pendant la phase de durcissement des noyaux. Selon l'invention, dans le but d'éviter le colmatage par durcissement du sable dans les buses d'injection, on met en contact les buses d'injection du pot d'alimentation avec un liquide de refroidissement et de mouillage des buses et du sable présent dans ces buses, lorsque le pot d'alimentation est au poste de remplissage, pendant le durcissement des noyaux. De préférence, le liquide de refroidissement et de mouillage est constitué par une émulsion aqueuse contenant des silicones. L'invention concerne également un dispositif de moulage de noyaux ou machine à noyauter comprenant des moyens pour éviter le durcissement du sable dans les buses d'injection, constitués par un bac contenant un liquide de refroidissement et de mouillage et par des moyens de déplacement du bac au niveau du poste de remplissage du pot d'alimentation en sable de fonderie, de manière à pouvoir immerger les buses d'injection dans le liquide à l'intérieur du bac, au moins pendant la phase de durcissement des noyaux. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant à la figure jointe en annexe, une machine de moulage de noyaux munie de moyens pour éviter le colmatage des buses d'injection de sable et son procédé de mise-en oeuvre. La figure unique est une vue en élévation et en coupe partielle d'une machine de moulage de noyaux en sable de fonderie permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. La machine de moulage de noyaux ou machine à noyauter désignée de manière générale par le repère 1 comporte un bâti 2 constitué par un socle horizontal 3, des colonnes verticales 4 et une partie supérieure 5 sensiblement horizontale et fixée sur l'extrémité supérieure des colonnes 4. Le socle 3 est percé d'une ouverture traversante verticale 6 dans laquelle est monté un vérin de levage 7 d'une table 8 de support d'une boîte à noyaux 9. Le vérin 7 permet d'assurer le déplacement de la table 8 et de la boîte à noyaux 9 dans la direction verticale dans un sens et dans l'autre, comme schématisé par la flèche 7', entre une position haute non représentée et une position basse représentée sur la figure. La partie supérieure 5 de la machine à noyauter 1 comporte des moyens de guidage et de support 10 placés horizontalement et qui peuvent être constitués par un rail ou une glissière. Un pot d'alimentation de la boîte à noyaux en sable de fonderie ou pot de tir 12 reposant sur les moyens de guidage et de support 10 est relié à un moyen de déplacement 14 qui peut être constitué par un vérin hydraulique permettant d'assurer un déplacement rapide du pot de tir 12 entre une première position à la verticale et au-dessus de la boîte à noyaux 9 et une seconde position 12' à la verticale et en-dessous d'une installation 15 de remplissage du pot de tir 12 en sable de fonderie, la position 12' étant représentée en traits interrompus sur la figure. Le pot de tir 12 est réalisé sous la forme d'une capacité destinée à recevoir une charge de sable dans sa position de remplissage 12' et comportant à sa partie inférieure une plaque de fermeture ou bride de tir 17 sur laquelle sont fixées des buses de tir 18 de direction verticale. Les buses de tir 18 qui sont réalisées sous la forme de pièces tubulaires en acier comportent une partie d'extrémité inférieure ou nez en élastomère ou une partie métallique ayant une portée cône sur cône pour assurer l'étanchéité. Les passages intérieurs des buses 18 constituent les orifices de sortie du pot de tir 12. Dans sa position à la verticale de la boîte à noyaux 9, le pot de tir 12 est placé dans le prolongement d'une unité de tir 16 assurant l'envoi d'air comprimé sous pression dans le pot 12 pour assurer l'évacuation de sable par les buses 18 et l'injection dans la boîte à noyaux 9, lorsque la boîte à noyaux 9 a été placée en position haute par le vérin 7, sa partie supérieure venant en butée contre la bride de tir 17. Les buses 18 assurent dans cette position, l'alimentation des cavités de moulage de l'outillage de la boîte à noyaux, en sable de fonderie. Le sable de fonderie renferme divers additifs qui sont incorporés et mélangés de manière homogène aux grains de sable. Ces additifs comportent au moins une résine synthétique durcissable, un catalyseur assurant le durcissement de la résine, lors d'un apport de chaleur ou en présence de gaz réactif, un conservateur permettant le stockage de longue durée du sable à l'abri de l'air et de la chaleur et une substance lubrifiante résistant à la chaleur, telle qu'une huile ou une graisse renfermant des silicones. La machine à noyauter 1 comporte de plus une tête 20 permettant d'insuffler de l'air chaud de chauffage ou un gaz réactif dans la boîte à noyaux 9, lorsque cette tête est placée en position de service, au-dessus de la boîte à noyaux 9, au poste d'injection du pot de tir 12. La tête 20 peut être reliée au pot de tir 12, de manière à pouvoir être déplacée simultanément au pot de tir, par le moyen de déplacement 14, dans la direction horizontale. De cette manière, lorsque le pot de tir 12 est dans sa position d'injection au-dessus de la boîte à noyaux 9, la tête 20 se trouve dans sa position hors service, comme il est représenté sur la figure. Lorsque le pot de tir 12 est déplacé dans sa position 12', au poste de remplissage situé à la verticale de l'installation de remplissage 15, la tête 20 se trouve placée automatiquement à la verticale de la boîte à noyaux 9. Dans cette phase, les cavités de moulage de la boîte à noyaux ont été remplies de sable dont le durcissement peut être assuré par la tête 20. Dans le cas d'un procédé en boîte chaude, le durcissement du sable des noyaux est assuré par chauffage sous l'effet d'un gaz à haute température insufflé par la tête 20 dans la boîte à noyaux 9. La boîte à noyaux est alors portée à une température voisine de 280"C. Dans le cas d'un procédé en boîte froide, le durcissement est assuré de manière connue par insufflation d'un gaz réactif constitué par du diméthyléthylacétate par la tête 20 à l'intérieur de la boîte à noyaux 9. Pendant la phase de durcissement des noyaux, le pot de tir 12 se trouve dans la position 12' au poste de remplissage en sable de fonderie. Dans cette position, les buses 18 dans leur position 18' sont exposées à l'air libre, le sable présent dans le passage des buses se solidifie rapidement, du fait de la température des buses due à la chaleur dégagée par la machine à noyauter et en raison de la présence d'air au contact de la résine. Selon l'invention, la machine à noyauter comporte un bac 21 renfermant une mousse 22 imprégnée d'une émulsion à base de silicone constituée de 5 à 10 % de silicone et de 90 à 95 % d'eau. Le bac 21 est monté sur un dispositif 23 assurant un déplacement programmé du bac 21 entre une position basse hors service représentée sur la figure et une position haute de service dans laquelle les nez de buses 18 dans leur position 18' sont noyées dans la mousse imprégnée par l'émulsion à base de silicone. Le dispositif 23 est commandé de manière à assurer l'immersion des extrémités des buses dans la mousse humidifiée, à l'issue d'un tir, après que le pot de tir 12 soit revenu dans sa position de remplissage 12' et pendant le durcissement des noyaux dans la boîte à noyaux 9. L'immersion des buses 18 dans la mousse 22 imprégnée d'émulsion permet d'assurer le refroidissement et l'isolation des buses et du sable présent dans leur conduit de passage ainsi que l'humidification du sable qui est favorisée par le pouvoir mouillant accru de l'émulsion aqueuse à base de silicone, ce qui a pour résultat d'éviter une prise en masse du sable à l'intérieur des buses 18. En outre, l'huile silicone en émulsion dans l'eau assure une certaine lubrification des buses et favorise l'éjection du sable des buses de tir. Le moulage de noyaux de sable suivant le procédé de l'invention qui permet d'éviter un colmatage des buses de tir est réalisé de la manière qui sera expliquée ciaprès. Le pot de tir 12 rempli de sable de fonderie au poste de remplissage par l'installation 15 est déplacé jusqu'à sa position d'injection à la verticale de la boîte à noyaux 9. La boîte à noyaux 9 est placée par le vérin 7, dans sa position supérieure de service contre la bride de tir 17. On réalise le tir d'une charge de sable dans la boîte à noyaux. La boîte à noyaux est replacée dans sa position basse. Le pot de tir 12 est placé dans sa position 12' au poste de remplissage. Simultanément, la tête de chauffage ou d'insufflation de gaz 20 est placée à la verticale de la boîte à noyaux 9. La boîte à noyaux 9 est placée dans sa position supérieure ; un gaz de chauffage ou un gaz réactif est injecté dans la boîte à noyaux pendant une période d'une minute à une minute vingt secondes pour assurer le durcissement des noyaux. Simultanément au déplacement vers le haut de la boîte à noyaux 9, le bac 21 est placé dans sa position haute, de manière à noyer les buses 18 dans la mousse 22 imprégnée d'émulsion à base de silicone. Les buses 18, dans leur position 18', restent immergées dans la mousse imprégnée 22, pendant toute la phase de durcissement des noyaux dont la durée est supérieure à une minute. Le remplissage du pot d'alimentation en sable de fonderie est réalisé en une durée très courte de l'ordre de quelques secondes. C'est donc la durée de la phase de durcissement des noyaux qui conditionne l'immersion des buses 18. Le bac 21 et la boîte à noyaux 9 sont ensuite replacés dans leur position basse et le pot de tir 12 rempli de sable de fonderie est replacé dans sa position d'injection au-dessus de la boîte à noyaux 9. Un nouveau cycle de moulage de noyaux peut commencer. Le procédé suivant l'invention permet d'éviter toute intervention manuelle dans le but de déboucher les buses de tir, lorsque le pot de tir est au poste de remplissage. En effet, le liquide de refroidissement et de mouillage des buses et du sable contenu dans ces buses, permet d'éviter le durcissement de la résine présente dans le sable, du fait que le sable est refroidi et isolé de l'air ambiant par le liquide dans lequel il se trouve immergé. Du fait qu'on évite des colmatages à l'intérieur des buses de tir, les arrêts de la machine à noyauter et les pertes de production sont considérablement réduits. En outre, la qualité des noyaux produits est supérieure, puisqu'on introduit dans la boîte à noyaux un sable de qualité constante, par une opération d'injection parfaitement contrôlée. L'utilisation d'une substance à base de silicone en émulsion dans l'eau permet d'assurer le mouillage du sable dans les buses de tir, par un produit lubrifiant parfaitement inerte, résistant à la chaleur et au gaz réactif. Il est à remarquer que le sable de fonderie utilisé pour le moulage des noyaux contient également une petite quantité d'huile silicone à titre de lubrifiant. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que le liquide de refroidissement et de mouillage du sable de fonderie dans les buses peut être constitué par un liquide différent d'une émulsion de silicone dans l'eau. Ce liquide peut être constitué pour partie ou en totalité par tout lubrifiant résistant à la chaleur et inerte en présence d'un gaz réactif de durcissement des résines. On peut par exemple utiliser une huile silicone à l'état non dilué. La mise en contact des buses et du sable avec le liquide de refroidissement, d'isolation et de mouillage peut être assurée en utilisant un moyen différent d'une mousse imprégnée de liquide dans laquelle on plonge les buses. Enfin, le procédé et le dispositif de l'invention peuvent être utilisés dans le cas du moulage de tout noyau en sable renfermant une résine synthétique durcissable. REVENDICATIONS 1.- Procédé de moulage de noyaux en sable de fonderie dans une machine (1) comportant un pot d'alimentation (12) d'une boîte à noyaux (9) en sable contenant au moins une résine, muni de buses d'injection (18) du sable dans la boîte à noyaux (9), consistant à remplir le pot d'alimentation (12) avec du sable à un poste de remplissage (15), à déplacer le pot (12) jusqu'à un poste d'injection dans la boîte à noyaux (9), à injecter du sable dans la boîte à noyaux (9), à replacer le pot d'alimentation (12) au poste de remplissage (15) et à placer une tête de chauffage ou d'insufflation de gaz (20) au poste d'injection dans la boîte à noyaux (9) pour assurer le durcissement des noyaux dans la boîte à noyaux (9), caractérisé par le fait que, dans le but d'éviter le colmatage par durcissement du sable dans les buses d'injection (18), on met en contact les buses d'injection (18) du pot d'alimentation (12) avec un liquide de refroidissement et de mouillage des buses (18) et du sable présent dans ces buses (18), lorsque le pot d'alimentation (12) est au poste de remplissage, pendant le durcissement des noyaux. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le liquide de refroidissement et de mouillage des buses (18) est constitué au moins en partie par un lubrifiant résistant à la chaleur et aux gaz réactifs de durcissement de la résine. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le liquide de refroidissement et de mouillage est constitué par une émulsion aqueuse contenant des silicones. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'émulsion aqueuse contient de 5 à 10 % de silicone et de 90 à 95 % d'eau. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le liquide de refroidissement et de mouillage est contenu à l'intérieur d'une mousse (22) et qu'on introduit les buses d'injection (18) dans la mousse (22) imprégnée de liquide, pendant le durcissement des noyaux. 6.- Dispositif de moulage de noyaux en sable de fonderie comportant une boîte à noyaux (9), un pot d'alimentation (12) de la boîte à noyaux (9) en sable de fonderie comprenant des buses (18) d'injection de sable dans la boîte à noyaux (9), des moyens (20) de durcissement du sable à l'intérieur de la boîte à noyaux (9), des moyens de déplacement du pot d'alimentation (12) entre une position d'injection de sable dans la boîte à noyaux (9) et une position (12') de remplissage dans laquelle les buses d'injection (18) sont à l'air libre, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus des moyens (21, 22) pour plonger les buses d'injection (18) dans un liquide de refroidissement et de mouillage, lorsque le pot d'alimentation (12) est au poste de remplissage. 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens pour plonger les buses d'injection (18) dans un liquide de refroidissement et de mouillage sont constitués par un bac (21) contenant le liquide et par des moyens (23) de déplacement du bac (21) entre une position éloignée des buses (18) et une position dans laquelle les buses (18) sont plongées dans le liquide à l'intérieur du bac (21). 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le bac (21) renferme une mousse qui est imprégnée par le liquide de refroidissement et de mouillage. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement (23) du bac (21) sont des moyens de déplacement dans la direction verticale du bac (21), entre une position haute de service et une position basse hors service.