Brevet FR2718664A1 — publié le 19951020

La présente invention se rapporte à un procédé pour fabriquer des pièces moulées, notamment en aluminium, au moyen d'une machine de coulée sous pression, selon lequel le métal liquide fondu est amené, en quantité dosée, d'un four de fusion dans une chambre de remplissage, et de là est poussé, au moyen d'un piston d'injection, dans une cavité de moule déterminant le contour de la pièce ultérieure, et dans laquelle le vide peut être fait, de préférence en même temps que dans la chambre de remplissage. L'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans des procédés et dispositifs connus, du type décrit précédemment, pour lesquels on se référera par exemple à la demande de brevet allemand DE 41 23 463, l'introduction de la masse d'aluminium fondu dans la chambre de remplissage s'effectue par établissement du vide dans la chambre de remplissage, le plus souvent en même temps que dans la cavité du moule, et par introduction de la masse de métal fondu dans la chambre de remplissage par aspiration, directement à partir du four de fusion. Un inconvénient de ce procédé réside toutefois dans le fait que le dosage dépend de la différence de pression entre la pression dans le four de fusion et la pression dans la chambre de remplissage, ainsi que de la durée d'aspiration pouvant être réglée de manière relativement précise, de sorte que des problèmes concernant l'étanchéité du moule et se rapportant donc au vide susceptible d'être obtenu dans le moule, et ainsi également dans la chambre de remplissage, conduisent à des écarts considérables dans la quantité de remplissage. Il en résulte un taux de rebut très élevé, en raison de l'apparition répétée de pièces moulées défectueuses, suite à un dosage erroné de la quantité de métal fondu introduite dans la chambre de remplissage. Aussi, le but de l'invention consiste-t-il à concevoir un procédé du type mentionné en introduction, qui permette d'introduire le métal liquide dans la chambre de remplissage, d'une façon plus simple, et avant tout d'une manière permettant un dosage plus précis. Ce but est atteint conformément à l'invention, grâce au fait que le métal liquide est transporté du four de fusion dans une poche à quenouille, qui est disposée au-dessus de la chambre de remplissage, et de laquelle il entre de manière dosée dans la chambre de remplissage. Grâce à la configuration du procédé conforme à l'invention, l'introduction du métal fondu dans la chambre de remplissage ne dépend plus de façon décisive de la pression dans la chambre de remplissage et la cavité de moule proprement dite, même si l'on réalise préalablement le vide dans les deux, ce vide préalable favorisant alors naturellement l'écoulement du métal liquide hors de la poche à quenouille. Mais le fait que le métal soit de cette manière aspiré un peu plus fortement de la poche située au-dessus, est tout autre chose que le procédé connu réalisant une aspiration directe du métal liquide hors du four de fusion situé sous la chambre de remplissage, parce que dans ce dernier cas, la dépression est absolument nécessaire, avant tout pour transporter le métal du bas vers le haut. Dans le cas d'un vide insuffisant, il se produit, non seulement un transport plus lent, mais encore aucun transport du tout, parce que le métal ne peut absolument pas s'élever suffisamment haut dans le tube de liaison, pour atteindre la chambre de remplissage. Le procédé conforme à l'invention évite tous ces inconvénients; par ailleurs, chaque fois après un nombre prédéterminé d'opérations de coulée, de préférence après chaque opération de coulée, un nouveau remplissage en métal liquide, à partir du four de fusion réalisé en tant que four de dosage à sur pression, se fait dans la poche à quenouille jusqu'à un niveau prédéterminé de la surface libre du métal. Pour réduire davantage le risque de pièces moulées défectueuses, il est possible de prévoir, selon un développement de l'invention, que la soupape destinée à actionner la quenouille d'ouverture de la poche à quenouille, soit reliée à un dispositif de mesure de pression pour la détermination de la pression intérieure du moule, une ouverture n'ayant lieu que pour des valeurs de pression situées en-dessous d'une valeur de consigne prédéfinissable. Il est ainsi possible d'éviter de manière sûre des pièces moulées défectueuses suite à une étanchéité trop faible du moule, et ceci d'une façon nettement plus efficace que dans le cas des procédés traditionnels, même si ceux-ci prévoient également un dispositif de mesure de pression pour la détermination de la pression intérieure du moule. Mais comme, dans ces procédés traditionnels, la pression intérieure du moule doit également servir à aspirer le métal fondu dans la chambre de remplissage, il n'est plus possible, lorsque l'on constate lors de l'aspiration, que la dépression est insuffisante aussi bien pour aspirer le métal fondu, que pour maintenir, en outre, une dépression suffisante, d'interrompre le processus de coulée, de sorte qu'il faut alors automatiquement s'accommoder d'une pièce moulée défectueuse, qui peut être évitée, avec le procédé conforme à l'invention, en combinaison avec le dispositif de mesure de pression destiné à déterminer la pression intérieure du moule. Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention à l'aide d'une machine de coulée sous pression comportant une chambre de remplissage reliée au moule de coulée et renfermant un piston d'injection, ainsi qu'un four de fusion pour le métal liquide, il est prévu conformément à l'invention, qu'au-dessus de la chambre de remplissage soit disposée une poche à quenouille pouvant être chauffée, qui est reliée au four de fusion par une conduite de remplissage, et dont la sortie débouche, de préférence par le haut, dans la chambre de remplissage. Il s'est alors avéré être approprié de pouvoir faire le vide dans la poche à quenouille, indépendamment du vide dans le moule, la chambre de remplissage présentant, de préférence, une ouverture latérale de mesure de pression, située sensiblement dans le plan de l'ouverture de remplissage, sous la sortie de la chambre de remplissage, et susceptible d'être raccordée à une conduite d'air comprimé pour un nettoyage par soufflage. Le fait de prévoir également dans la poche à quenouille, un vide indépendant de celui du moule, d'une part, présente l'avantage que le métal fondu n'entre pas trop rapidement dans la chambre de remplissage et dans le moule, mais s'oppose à des oxydations par occlusions d'air, et cette façon de procéder permet, d'autre part, de ne pas être si facilement amené à des lavages par enlèvement de matières. Enfin, il entre également dans le cadre de l'invention, le fait de prévoir une configuration telle que le nettoyage par soufflage s'effectue automatiquement, après que le piston de coulée a passe l'ouverture de remplissage et l'ouverture de mesure de pression. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention, apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après, d'un mode de réalisation de cette dernière, donné uniquement à tire d'exemple non limitaif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de coulée de métal conforme à l'invention, la figure 2 est une vue de détail en coupe du dispositif selon la figure 1, et la figure 3 est un diagramme du déroulement du procédé de coulée conforme à l'invention. Sur les figures schématiques 1 et 2, on reconnait un dispositif de coulée sous pression, comportant un moule de coulée 1 constitué de deux moitiés de moule; dans la cavité 2 de ce moule, dans laquelle le vide peut être fait et qui correspond au contour de la pièce ultérieure, le métal fondu liquide est amené au moyen d'un piston d'injection 3, qui peut coulisser dans une chambre de remplissage 4, dans laquelle a été introduite tout d'abord, avant l'actionnement du piston de d'injection 3, une quantité dosée de métal fondu, de préférence d'aluminium liquide. La masse de métal fondu liquide 5 se trouve dans un four de dosage à surpression 6, depuis lequel une conduite ascendante 7 mène à une poche à quenouille 8 située au- dessus de la chambre de remplissage 4, et de laquelle le métal liquide parvient dans la chambre de remplissage 4, selon un dosage fonction, chaque fois, de la durée pendant laquelle la soupape de dosage Y3 ouvre la quenouille 9. La dépression dans la chambre de remplissage et le moule de coulée n'a pas à assurer, dans le cas présent, le transport du métal liquide dans la chambre de remplissage, mais tout au plus soutient un peu ce transport, relativement à la vitesse d'écoulement, et n'a en définitive aucune influence déterminante sur le fait que du métal liquide parvient dans la chambre de remplissage, et en quelle quantité. Cela permet de raccorder un amplificateur de mesure de pression Pl latéralement à la chambre de remplissage 4, en vue de déterminer la pression intérieure du moule, une ouverture de la quenouille 9 de la poche à quenouille 8 n'ayant lieu que pour des valeurs de pression situées en-dessous d'une valeur de consigne donnée. Par un raccordement à une conduite d'air comprimé 10, par l'intermédiaire de la vanne pneumatique Y5, la conduite de branchement allant à l'amplificateur de mesure de pression, peut être nettoyée par soufflage, à chaque fois après une telle mesure et le refoulement du métal liquide dans la chambre de remplissage 4, de sorte que la conduite de branchement ne peut pas, à la longue, se colmater. L'établissement du vide dans le moule et la chambre de remplissage se fait à l'aide d'une pompe à vide 11, entraînée par un moteur 12, un réservoir à vide 13 étant monté en amont de la pompe à vide, en guise de tampon, une conduite de liaison 14 conduisant aux chambres dans lesquelles doit être réalisé le vide, étant issue de ce réservoir à vide. Une conduite de branchement 15 mène, par l'intermédiaire d'une soupape à vide Y1, au filtre de retenue du type à labyrinthe ondulé 16 assurant le remplissage résiduel du moule, tandis qu'une autre conduite de branchement 17 est amenée, par l'intermédiaire d'une soupape à vide Y2, à la soupape hydraulique Y4, qui détermine la première phase de formation du vide au cours de laquelle est utilisée la conduite de branchement 17 de plus forte section transversale. Avec l'ordre "moule fermé" ou "prêt à l'injection", débute la mise sous vide du moule, aussi bien par l'intermédiaire du filtre de retenue 16 et de la soupape Y1, que par l'intermédiaire de la soupape de moule Y2, Y4. Une fois que la pression intérieure prédéterminée du moule a été atteinte, débute la période dite d'égalisation ou de tranquilisation, qui en général dure environ 2 secondes. L'opération de mise sous vide est contrôlée par l'intermédiaire de l'amplificateur de mesure de pression Pi renfermant des boites manométriques de mesure et présentant une plage de mesure de 0 à 2.105 Pa en pression absolue. Après écoulement de la période d'égalisation, la soupape Y3 est actionnée, de sorte que débute l'introduction dosée du métal liquide dans la chambre de remplissage. Dès lors, le métal liquide est aspiré hors de la poche à quenouille, pour entrer dans la chambre de remplissage. Après écoulement de la période de dosage, la pression intérieure réglée du moule restant conservée, commence la période d'égouttage, à l'expiration de laquelle débute à son tour l'opération d'injection. Dès que le piston d'injection 3 a obturé l'ouverture de remplissage 18 de la chambre de remplissage 4, la soupape Y5 s'ouvre et l'ouverture de mesure est balayé par de l'air (nettoyage par soufflage). Peu de temps avant l'achèvement du remplissage du moule, la soupape de moule Y4 est fermée. L'aspiration pour le remplissage résiduel du moule s'effectue par l'intermédiaire du filtre de retenue 16. On maintient ainsi la pression intérieure du moule jusqu'à l'achèvement complet de la coulée. La soupape Y1 se ferme avec le démarrage de la période de refroidissement 2. Le déclenchement de la seconde phase de coulée par l'intermédiaire du contact à électrode 19 (figure 2) se fait en principe indépendamment de la hauteur résiduelle d'injection de la pièce moulée. La mise en oeuvre de la poche à quenouille conforme à l'invention est, en règle générale, possible dans toutes les machines de coulée sous pression, et avantageusement, aussi bien dans le cadre d'un procédé de coulée sous pression par le vide tel qu'il vient d'être décrit, que dans le cas d'un procédé de coulée sous pression classique. Les avantages essentiels du dosage au moyen de la poche à quenouille résident dans l'obtention d'une vitesse de dosage similaire à celle d'un procédé à la cuiller, d'une précision de dosage élevée, d'une faible formation d'oxydes, de pertes minimes de température du métal fondu lors du dosage, et dans l'obtention d'une courte durée d'égouttage, d'une durée de cycle courte en raison d'un dosage rapide, ainsi que dans le fait que le procédé est également parfaitement approprié pour le magnésium grâce au système fermé. Enfin, un autre avantage particulier de l'utilisation de la poche à quenouille conforme à l'invention, pour le dosage, est constitué par la sécurité offerte vis- à-vis de la coulée de pièces de rebut dans le cas d'une pression intérieure du moule trop élevée. REVENDICATIONS. 1. Procédé de fabrication de pièces moulées, notamment en aluminium, au moyen d'une machine de coulée sous pression, selon lequel le métal liquide fondu est amené en quantité dosée d'un four de fusion dans une chambre de remplissage, et de là est poussé, au moyen d'un piston d'injection, dans une cavité de moule déterminant le contour de la pièce ultérieure, et dans laquelle le vide peut être fait, de préférence en même temps que dans la chambre de remplissage, caractérisé en ce que le métal liquide est transporté du four de fusion (6) dans une poche à quenouille (8), qui est disposée au-dessus de la chambre de remplissage (4), et de laquelle il entre de manière dosée dans la chambre de remplissage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, chaque fois après un nombre prédéterminé d'opérations de coulée, de préférence après chaque opération de coulée, un nouveau remplissage en métal liquide, à partir du four de fusion (6) réalisé en tant que four de dosage à surpression, se fait dans la poche à quenouille (8) jusqu'à un niveau prédéterminé de la surface libre du métal. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la soupape (Y3) destinée à actionner la quenouille (9) d'ouverture la poche à quenouille (8), est reliée à un dispositif de mesure de pression pour la détermination de la pression intérieure du moule, une ouverture n'ayant lieu que pour des valeurs de pression situées en- dessous d'une valeur de consigne prédéfinissable. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une machine de coulée sous pression comportant une chambre de remplissage (4) reliée au moule de coulée (1) et renfermant un piston d'injection (3), ainsi qu'un four de fusion (6) pour le métal liquide, caractérisé en ce qu'au-dessus de la chambre de remplissage (4), est disposée une poche à quenouille (8) pouvant être chauffée, qui est reliée au four de fusion (6) par une conduite de remplissage (7), et dont la sortie débouche, de préférence par le haut, dans la chambre de remplissage (4). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vide dans la poche à quenouille (8) se fait indépendamment du vide dans le moule. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la chambre de remplissage (4) présente une ouverture latérale de mesure de pression, située sensiblement dans le plan de l'ouverture de remplissage (18), sous la sortie de la chambre de remplissage, et susceptible d'être raccordée à une conduite d'air comprimé (10) pour un nettoyage par soufflage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le nettoyage par soufflage s'effectue automatiquement, après que le piston d'injection (3) a passé l'ouverture de remplissage (18) et l'ouverture de mesure de pression.