Brevet FR2746335A1 — publié le 19970926

PROCEDE DE SIIULATION DE REMPLISSAGE DE MOULES, SPECIALEMENT EN COULEE PILOTEE SOUS VIDE ET PRESSION ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention concerne un nouveau procédé de simulation d'écoulement de métal dans des moules de fonderie destiné à visualiser concrètement les phénomènes qui se produisent pendant le remplissage dans les différents modes de coulée - en gravité, - et en "contre gravité", ce terme désigant les procédés de coulée où le métal est mis en mouvement par des forces autres que la gravité et tout spécialement dans ce dernier groupe, la coulée pilotée sous basse pression d'un moule maintenu sous vide. Cette simulation concrète est faite - dans des moules de structure et de dimensions réelles, obtenus à partir de modèles réels de fonderie, - les moules étant transparents, - et les liquides utilisés pour les cas habituels (aluminium, magnésium), ayant les mêmes caractéristiques d'écoulement (densité, viscosité) que les alliages réels concernés. On sait en effet que les deux grands problèmes de base de la fonderie sont: - la maîtrise de l'écoulement de métal, - et la maîtrise de l'écoulement de chaleur. Le premier concerne le remplissage du moule pendant lequel les turbulences peuvent créer des bulles et des oxydes qui restent inclus dans le métal. Le second concerne les échanges de chaleur entre le métal et l'extérieur, moule et atmosphère. Ces échanges commencent dès le début du remplissage variant en fonction de ses caractéristiques (vitesses, temps,...) et les deux écoulements sont donc liés. L'art antérieur s'est attaché à résoudre ces deux problèmes en particulier depuis les années 1950 et sous forme de deux phases 1) dans la période 1950 - 1980 les études ont été faites en appliquant d'une façon macroscopique les lois de la physique classique, - lois de la mécanique des fluides pour déterminer les meilleures formes des systèmes de coulée (descentes, chenaux, attaques), - lois de la thermodynamique et de la mécanique dont essentiellement celles de la conductibilité, de la convection, du rayonnement, des changements d'état pour étudier les échanges de chaleur dans les moules en ramenant les formes complexes à des combinaisons de formes simples élémentaires (plaques, cylindres, sphères) dont on savait calculer les échanges de chaleur avec l'extérieur. 2) dans la 2ème période, depuis 1980 environ, I'utilisation d'ordinateurs de plus en plus performants a permis le développement de procédés qui permettent de calculer de façon fine les caractéristiques des deux écoulements - pour l'écoulement de métal, les procédés de simulation déterminent à partir d'un système de coulée défini le vecteur vitesse en chaque point du moule (grandeur et orientation) permettant donc de prévoir les zones de turbulences, d'entraînement d'air, de non venues etc.... Par itération on peut modifier le dessin du système de coulée jusqu'à avoir une probabilité de résultat réel satisfaisant dans la coulée ultérieure avec le métal, - pour l'écoulement de chaleur, les procédés de simulation déterminent, pour une structure de moule définie (géométrie, nature des matériaux) I'évolution de la température en chaque point, donc la probabilité de défauts métallurgiques (retassures, gros grains...). Ils permettent donc, par itération, de modifier les caractéristiques indiquées du moule jusqu'à obtenir, comme précédemment, une probabilité de résultat satisfaisant avec le métal. Les procédés de simulation actuels s'attachent simultanément aux deux écoulements et sont des procédés de calculs informatiques qui tirent leur justification de l'accord avec les faits des conséquences qui en résultent, c'est à dire de la présence ou non de défauts métallurgiques aux endroits calculés. Des visualisations concrètes d'écoulement en gravité ont été faites pour vérifier la validité des calculs, ce sont des coupes de moule par un plan en verre réfractaire pour examiner l'écoulement de métal (aluminium) ou l'écoulement d'eau. Ce sont donc des visualisations en 2 dimensions, dans un plan. L'objet de la présente invention est d'effectuer une visualisation concrète de l'écoulement qui se produirait avec le métal, dans la totalité du moule et à température ambiante. Dans ce but 1) le métal est remplacé par un liquide qui a les mêmes caractéristiques d'écoulement que l'alliage concerné (viscosité, densité) pour les cas habituels que sont les alliages d'aluminium ou de magnésium. Ces liquides spéciaux du procédé sont appelés SIMALLOYSt). 2) le moule est réalisé en parois transparentes, avec les formes réelles de la pièce à étudier, c'est-à-dire à partir du modèle réel de fonderie s'il existe, 3) des dispositifs de visualisation de turbulences sont mis en oeuvre pour permettre de filmer les différentes phases, 4) les écoulements sont réalisés dans les conditions réelles de leur mise en oeuvre, c'est-à-dire à partir: - d'un creuset pour la coulée gravité, - ou d'un appareil réalisant les différentes formes de coulées en "contre gravité" en particulier la coulée pilotée sous basse pression avec moule maintenu sous vide. Font également partie du procédé des dispositfs spéciaux, entrant dans la structure de cet appareil, et créés spécifiquement pour le procédé afin que les écoulements visualisés ne soient pas perturbés par les imperfections de tels dispositifs. Il s'agit en particulier de vannes pilotées et d'un procédé nouveau de pilotage de ces vannes par l'ordinateur dirigeant l'appareil. 5) Les visualisations permettent - de modifier les formes des systèmes de coulée, essentiellement dans le cas des coulées en gravité, - mais en outre, pour les coulées en "contre gravité" pilotée , elles permettent de modifier les paramètres de coulée inscrits dans l'ordinateur (vitesse de liquide, pression, temps, vide...) pour obtenir le résultat d'écoulement optimum avec le liquide de simulation. Ces paramètres seront ensuite appliqués dans la machine réelle de coulée de métal. L'appareil de simulation a donc pour objet essentiel de déterminer les paramètres de coulée pour l'opération réelle sans modification des formes du moule, ce qui est un avantage économique très important. L'appareil de simulation, sous ses deux formes pour gravité ou contre gravité est dénommé SIMFLOw. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, description donnée uniquement à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure I est le schéma d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé pour l'ensemble des coulées pilotées en "contre gravité", - la figure 2 est le schéma d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé pour les coulées en gravité. Dans l'installation représentée figure I une cuve étanche 1 fermée par un plateau 2 contient un liquide 3 ayant même viscosité et densité que l'alliage à couler ultérieurement faisant partie des liquides dénommés précédemment SIMALLOYSeD. Pour les alliages d'aluminium - de densité à l'état liquide à 750"C de 2,4, - et de viscosité à l'état liquide à 750"C de 1,1 à 1,2 centipoises il a été constitué pour ces essais une solution de chlorure de zinc ZnC12 dans de l'eau ayant à 20"C une densité de 2,4 et une viscosité de 1,15 centipoise. Pour les alliages de magnésium - de densité à l'état liquide à 750"C de 1,6 - de viscosité à l'état liquide à 750"C de 1,05 à 1,15 centipoises il a été constitué une solution de chlorure de zinc ayant à 20"C une densité de 1,6 et une viscosité de 1,1 centipoise. Ces liquides sont conducteurs pour permettre la détection de leur passage sur des capteurs électriques par mise à la masse de fils portés préalablement à un potentiel différent. Par ailleurs ils n'entraînent pas de corrosion des matériaux métalliques de la cuve ou des matériaux organiques du moule et du tube d'injection. D'autres compositions pourraient être envisagées. Les différents liquides sont introduits dans la cuve ou en sont sortis par une pompe 4 associée à ses vannes d'entrée 5 ou de sortie 6 et à ses réservoirs 7. Les liquides comprennant en outre: - une ligne d'eau de rinçage, - et une solution d'acide acétique dans l'eau à 30 g/litre de solution qui est utilisée pour visualiser les écoulements dans des points particuliers car cette solution donne immédiatement par électrolyse, sous 24 volts par exemple, de fines bulles qui prennent naissance sur la tête d'un fil métallique placé à l'endroit de l'examen. Par contre les solutions de chlorure de zinc donnent par électrolyse des images de particules brunes qui ne se redissolvent pas et obscurcissent les liquides. La visualisation est alors faite par des billes d'aluminium pur oxydées anodiquement, de même densité que le liquide Otl pour le magnésium par des billes en polymère de densité 1,6. Les billes sont mises en mouvement par un agitateur 8 muni de son moteur 9. La plaque 2 porte un tubel0 transparent en plexiglass qui relie le moule au liquide. La plaque 11 de hauteur réglable porte le tube 10 avec ses joints d'étanchéité et le moule 12. Celui-ci est constitué par des parois de 6 à 8 mm environ de polymère transparent, coulable, se polymérisant à température ambiante par exemple des polyesters ou des epoxys. La forme est obtenue par moulage sur le modèle de fonderie créé pour les opérations réelles avec le métal. Blocs et noyaux sont assemblés et remmoulés comme sur le moule réel en sable. Pour permettre la sortie d'air de l'empreinte de ce moule non perméable, des tubes 13 munis d'électrovannes 14 sont disposés sur le moule. Elles restent ouvertes pendant le remplissage et sont fermées par l'ordinateur 0 lorsqu'un capteur de présence 15 à la partie supérieure du moule indique que le remplissage est terminé. Une sortie identique 16 avec son électrovanne 17 porte un capteur de pression 18 qui mesure la pression dans le moule pendant sa mise sous vide ou son remplissage. L'information est transmise à l'ordinateur qui s'en sert pour ses calculs de pilotage. Des capteurs de présence 19 à détection électrique déjà signalés page 4 ligne 20 et constitués par des fils métalliques portés à potentiel 24 volts environ, sont disposés dans le moule pour indiquer à l'ordinateur la présence du liquide qui les met à potentiel 0. Ces capteurs sont placés à des endroits où l'étude du dessin de la pièce prévoit que des changements de vitesse du liquide sont nécessaires Le moule est sous une cloche à vide 20 étanche, transparente qui porte: - une tubulure 21 liée à une pompe à vide 22 et portant un ensemble 23 constitué de vannes pilotées de mises sous vide analogues à celles qui seront décrites dans la ligne de mise sous pression de la cuve en page 6 ligne 33. Cet ensemble de vannes est piloté par l'ordinateur. La ligne 21 porte également une vanne de fermeture tout ou rien 24 commandée par l'ordinateur et une ligne de mise sous vide rapide avec vanne pilotée 231 et régulateur de débit 232 comme sur la ligne de mise en pression, - une vanne de mise à l'air libre 25 permettant de ramener la cloche à la pression atmosphérique dans une phase particulière du cycle, - un capteur de pression 26 analogue à 18 et qui entre en fonctionnement après l'arrêt de 18 après remplissage du moule, - la sortie des capteurs de présence 19. Pour faire monter le liquide dans le moule, la cuve étanche 1 est munie d'une ligne de mise en pression 27 qui comprend - des bouteilles d'azote 28 à 200 bars avec mano détendeurs 29 délivrant dans le circuit une pression de 3 bars, - un groupe de vannes pilotées constituant 2 lignes, - l'une pour mise en pression rapide par une vanne pilotée tout ou rien 30 munie de son limiteur de débit 301. Cette ligne servira après le remplisage du moule, - l'autre 31 pour une mise en pression avec une précision de l'ordre de 1 millibar, capable de donner au liquide dans le moule une vitesse précise allant de 0 cm/seconde (I'immobilité a un niveau pouvant être prédéterminé) à 15 cm/sec de vitesse verticale avec un écoulement continu sans palier. On sait en effet que les vannes pilotées en tout ou rien (ouverture ou fermeture même à vitesse très rapide) ou les vannes proportionnelles connues ne peuvent réaliser actuellement ces deux objectifs, l'immobilité et l'absence de paliers. Le phénomène se traduit pour le liquide - d'une part par des impulsions lors du remplissage avec des alternances de vitesses faibles ou nulles et de vitesses rapides autour d'une vitesse moyenne prédéterminée. - d'autre part par des pulsations de la surface du liquide si on veut le maintenir à un niveau déterminé comme par exemple dans une coulée avec remplissage sous basse pression dans un moule ouvert (pour assurer dans le cas du métal une solidification sous gravité). Ces pulsations de la surface seront autant de mouvements du métal en cours de solidification dans le moule avec leurs conséquences négatives. Les figures 3 et 4 montrent les 2 cas - une courbe de remplissage et de maintien avec impulsions (Fig. 3), - et une courbe de remplissage et de maintien sans impulsions (Fig. 4). La visualisation de ce phénomène peut se faire par des bulles d'hydrogène qui sont crées dans une solution d'acide acétique comme indiqué page 4 ligne 28. Dans un maintien avec impulsions les bulles dessinent des turbulences dans la masse du liquide à chaque impulsion (Fig. 5); dans le maintien sans impulsions les bulles se dégagent verticalement en lignes parallèles comme représente figure 6. La précision de fonctionnement de cette ligne 31 est obtenue - par la structure de l'équipement qu'elle porte, - et par le principe de pilotage de cet équipement. La structure de l'équipement : cette ligne 31 porte un ensemble 32 de 15 dérivations groupées selon figure 7 : I'azote pour mise en pression arrive en A et sort en B - ; sur la rampe d'entrée chaque dérivation du N"2 à N 15 porte un limiteur de débit 21, 31 .. .. 151 et une vanne pilotée 2, 3, .... 152. Ces deux vannes sont à petit débit (diamètre d'ouverture 2 mm) débit également réglé préalablement à l'aide du limiteur du débit lors du réglage de l'appareil. Elles peuvent fonctionner à partir de pressions très faibles, voisines de 0. La dérivation N"1 porte le même limiteur de débit 11 et une vanne identique aux précédentes 12 et en outre un restricteur à aiguilles 13. Cet organe est un régulateur de débit par l'avancement par rotation de son aiguille conique se déplaçant dans une ouverture de même conicité. La rotation est faite par un moteur pas à pas 14 capable de tourner dans les 2 sens et commandé par l'ordinateur. Cet ensemble de la dérivation 1 fonctionne en liaison avec une partie identique de la ligne 33 figure 1 qui assure la décompression de la cuve. Cette ligne 33 se divise en 2 - une ligne 34 portant une vanne de décompression rapide 35 et son limiteur de débit 351, - et une ligne 361 pilotée portant l'ensemble 36 qui a la même structure que l'ensemble 32 de la mise en pression page 6 ligne 33 (15 vannes pilotées de petit débit avec leurs limiteurs de débit plus I restricteur à aiguille et I moteur piloté). Le principe de pilotage est un principe nouveau faisant partie de l'invention. n est mis en oeuvre dans 2 phases distinctes - d'une part le remplissage du moule et la surpression, - d'autre part le maintien sous pression qui représente la phase de solidification quand on opère avec le métal. Pendant le remplissage : à un instant t donné après le départ du cycle, le dispositif de mise en pression doit assurer dans la cuve une vitesse d'élévation de dP pression dt qui sera variable le long du cycle et est en mémoire dans l'ordinateur. Elle a été déterminée par des abaques au départ puis par les essais qui ont précédé. Pour assurer cette augmentation de pression l'ordinateur calcule le nombre de vannes qu'il doit ouvrir parmi les 15 constituant l'ensemble 32. La vanne 12 est ouverte et le restricteur à aiguille 13 est dans la position qu'il avait à la fin du cycle précédent. Le débit de cet ensemble de la dérivation N l correspond aux fuites de l'appareil et pendant le remplissage cette dérivation N l reste dans cette position. L'ordinateur ouvre donc n vannes dans le groupe de N"2 à N"15. Le capteur de pression 37 fixé sur la cuve l'informe de l'augmentation de pression dans un intervalle de temps donné ; si elle est trop faible l'ordinateur ouvre d'autres vannes, si elle est trop forte il en ferme. Pour affiner les courbes de pression donc le mouvement du métal on pourrait multiplier le nombre de vannes et réduire leur débit unitaire. Les 15 retenues sont suffisantes pour les applications effectuées. La mise en surpression qui suit le remplissage correspond à une augmentation de pression et répond donc au même principe de pilotage. Pendant le maintien en pression le liquide de simulation est soumis aux mêmes conditions que le métal qu'il remplace - si le moule a des masselottes ouvertes le niveau doit être stable comme il a été indiqué page 6 ligne 20 - si le moule est fermé les variations de pression autour d'un niveau moyen ne se traduiront pas par des mouvements de métal mais constitueront un élément nouveau dont les conséquences ne sont apparemment pas connues. Pour obtenir cette stabilité de la pression dans la cuve le principe nouveau de pilotage du procédé met en oeuvre les 2 dérivations N I des ensembles 32 et 36 des lignes de pression et de décompression (limiteur de débit + vanne + restricteur à aiguille + moteur). Les vannes 12 des ensembles 32 et 36 sont ouvertes comme indiqué page 7 ligne 26. L'ordinateur O fait tourner le restricteur à aiguille 13 par le moteur 14 associé à l'ensemble 32 et le restricteur à aiguille 13 par le moteur 14 associé à l'ensemble 36 afin de stabiliser sans à coups la pression dans la cuve. Le capteur de pression 37 (précision I millibar) informe l'ordinateur qui joue avec les moteurs 14 des 2 lignes pour maintenir le niveau de pression dans cet intervalle. Ce nouveau procédé de pilotage de vannes a pu justifier le terme de pilotage en jeu dlorguesR. Pour les cycles sous vide le même principe est appliqué. Le schéma de principe du cycle de coulée sous basse pression avec moule maintenu sous vide a été décrit dans le brevet français N" 9305580 du même auteur. Il est représenté figure 8. Au départ du cycle la cuve 1 contenant le liquide et le moule 12 sont à la pression atmosphérique. La vanne de mise à l'air libre 25 est fermée, les vannes d'échappement du moule 14 sont ouvertes. La vanne 24 de liaison avec la pompe à vide 22 s'ouvre, de même la vanne 38 qui permet l'établissement du vide dans la cuve. La vanne 39 de mise à l'air libre de la cuve se ferme, de même que 35 (décompression rapide). Les ensembles de vannes pilotées 23 vers la cloche et 36 vers la cuve sont prêtes à fonctionner. L'ordinateur sait qu'il doit faire descendre les 2 enceintes (avec moule) jusqu'à dP un vide résiduel donné VR à une vitesse déterminée Tt mais en conservant à tout instant une différence de pression comprise entre 30 et 40 millibars entre la cuve et le moule, le moule étant à pression plus basse pour éviter - d'une part que l'air du moule ne soit aspiré dans la cuve à travers le tube et ne projette le liquide (ce serait le cas si le moule était à pression supérieure à celle de la cuve), - et d'autre part pour éviter que le liquide ne pénètre dans le moule pendant cette phase. Ce serait le cas si la cuve était à pression trop élevée (40 millibars = 16 cm d'aluminium). Quand le vide résiduel a été atteint dans le moule, la cuve seule descend pour arriver à ce niveau. Comme pour le remplissage décrit précédemment, l'ordinateur ouvre ou ferme dans chaque ensemble 23 et 36 le nombre de vannes nécessaires pour atteindre ce résultat. Lorsque le vide résiduel a été atteint sur les 2 enceintes l'ordinateur met en oeuvre les dérivations N0 1 à restricteur - moteur des ensembles 23 et 36 comme pour le maintien sous pression décrit précédemment. Les 2 enceintes sont maintenues sous vide jusqu'à ce que l'opérateur et l'ordinateur aient vérifié que toutes les conditions sont satisfaites pour la coulée. Pendant la phase de coulée figure 8 l'ordinateur isole la cuve de la pompe à vide en fermant la vanne 38, il ouvre la vanne à l'air libre cuve 39 et il introduit de l'azote dans le four par la ligne de mise en pression 27. Il ouvre ou ferme des vannes de l'ensemble 32 comme indiqué précédemment dans les coulées en absence de vide pour faire respecter les vitesses de mise en pression de la cuve. Quand le remplissage est atteint les vannes 14 du moule se ferment, l'ordinateur fait appliquer la surpression (phase SP figure 8). A la fin de la surpression la vanne 25 de mise à l'air libre de la cloche s'ouvre et la cloche 20 contenant le moule est ramenée à la pression atmosphérique rapidement (2-3 secondes). A la fin de la surpression il existait entre la cuve et la cloche une différence de pression AP figure 8. Pendant que la cloche se met à la pression atmosphérique l'ordinateur élève la pression dans la cuve par la ligne de gonflage rapide 30 figure 1 pour conserver entre cuve et cloche la même différence de pression AP. Quand la cloche est à la pression atmosphérique, la cuve est à une pression finale Pf qui est maintenue comme pour le maintien décrit précédemment (la vanne 25 de mise à l'air libre est ouverte et les dérivations N"1 des ensembles 32 et 36 opèrent par leur moteur). Les 2 brides du tube de coulée sont munies de joints d'étanchéité 41, 42, 43. Une fuite le long de 41 donnerait un mouvement de gaz dans le sens atmosphèrecuve dans les phases sous vide Oll dans le sens cuve-atmosphère dans les phases sous pression. En aucun cas il n'y aurait introduction de gaz dans le liquide contenu dans le tube de coulée. Par contre aux joints supérieurs 42, 43 un défaut d'étanchéité dans les phases sous vide introduirait de l'air dans le liquide contenu dans le tube, liquide placé sous environ 30 millibars de vide résiduel. Le volume de la bulle d'air serait instantanément multiplié par 300 et elle exploserait dans le liquide sous forme d'un nuage de fines bulles qui gênerait toutes les observations. Dans la machine réelle opérant avec du métal, le volume serait multiplié par 1000 en raison de l'effet simultané du vide et de la température (750"C) et la pièce serait inutilisable. Les joints 42 et 43 doivent donc assurer une étanchéité parfaite avec une face sous vide. Pour l'assurer, la machine de simulation est munie d'un soufflet 44 étanche et élastique qui relie les 2 plateaux 2 et 11. Le soufflet est métallique pour représenter le fonctionnement du même souftlet qui sera placé sur la machine réelle. La chambre 45 ainsi ménagée entre les 2 plateaux et le tube de coulée est mise en communication avec la cloche sous vide contenant le moule par l'orifice 46. La chambre 45 et la cloche 10 sont donc à la même pression tout au long du cycle. Lors de la mise sous vide les joints 42 et 43 sont à la même pression sur leurs 2 faces interne et externe et ne sont donc pas sollicités. Le joint 41 a entre ses 2 faces une différence de pression d'environ 30 millibars qui est celle existant lors de la mise sous vide entre la cloche et le four. Il est donc très peu sollicité et son fonctionnement est, comme indiqué, sans influence sur le liquide. Par contre lors de l'injection de gaz dans la cuve, le liquide monte dans le tube de coulée 10. La cloche et donc la chambre 45 sont maintenues sous vide. Le joint inférieur 41 a donc entre ses 2 faces une différence de pression qui augmente et un défaut d'étanchéité introduira du gaz dans la chambre 45, gaz qui sera enlevé par les pompes à vide opérant sur la cloche. Un défaut d'étanchéité sera donc sans conséquence pour le liquide de simulation ou pour le métal de la machine réelle. Ce joint, porté à une température élevée dans la machine réelle, sera de préférence en graphite. La même disposition est prise sur la machine de simulation pour ne pas introduire de différence. Les joints 42 et 43 sont à température plus basse car ils sont en contact avec la plaque 47 qui porte le moule. Une chambre de refroidissement avec circulation d'air 48 dans la bride qui les porte, leur assure une température compatible avec leur fonctionnement satisfaisant sur la machine réelle. Cette plaque 47 porte un joint d'étanchéité 49 dans sa partie froide et de ce fait les joints 42 et 43 sont à la même pression sur leur face interne (côté liquide) et externe (côte joint 49) et aucune bulle de gaz ne peut passer dans le liquide ou le métal. Cet ensemble de dispositions bâties autour du soufflet 44 est essentielle pour la qualité des observations dans la machine de simulation et pour la qualité de la pièce coulée dans la machine réelle. Ces dispositifs permettent de réaliser sur l'appareil de simulation les différents types de coulée décrits dans le brevet Français cité N" 9305580 du même auteur, à savoir: avec le liquide simulant les alliages d'aluminium - coulée sous basse pression pilotée avec moule fermé à la pression atmosphérique Fig.9 - coulée sous basse pression pilotée avec moule ouvert à la pression atmosphérique Fig. 10, - coulée sous basse pression pilotée avec moule maintenu sous vide Fig.8. avec le liquide simulant les alliages de magnésium - coulée sous basse pression pilotée avec moule fermé à la pression atmosphérique Fig.9, - coulée sous basse pression pilotée avec moule ouvert à la pression atmosphérique Fig. 10, - coulée sous basse pression pilotée avec moule maintenu sous vide partiel Fig.ll. Capteur de détection de hauteur du liquide dans la cuve Ce capteur est nécessaire pour obtenir un pilotage correct c'est-àdire pour obtenir à un instant donné après le départ de l'injection, - le liquide a une position prédéterminée, - avec une vitesse verticale prédéterminée sur le front du liquide. Ces 2 conditions - position et vitesse - s'expriment par les 2 équations de mouvement du liquide dans le procédé établi par les auteurs position: AP = Kt, I (HM - Hc) pg + A Hc pg dP dHM dHc vitesse dt = Kt dt pg + dt pg où = = différence à l'instant t entre la cuve et le moule K0,1 = valeur moyenne du coefficient de frottement (liquide - liquide et liquide - moule) sur l'intervalle o, t ; o étant le temps de départ de 1' injection. HM = hauteur du liquide dans le moule au dessous d'un niveau de référence Figure 12. Hc = hauteur du liquide dans la cuve au dessus de la même référence que HM au départ du cycle (temps 0). pg = masse spécifique du liquide (2,4 g/cm3 pour Al, 1,6 g/cm3 pour Mg). Hc = diminution de hauteur du liquide dans la cuve depuis l'instant 0 jusqu'à l'instant t figure 12. W = "vitesse de pression" dans la cuve à l'instant t. dt Kt = coefficient de frottement à l'instant t (coefficient instantané) dHM = vitesse verticale du liquide dans le moule sur le front qui s'écoule à dt l'instant t. dHc dt = vitesse de descente du liquide dans la cuve à l'instant t. dHM Dans ces 2 equations, la position du liquide HM et sa vitesse dHM sont liées à la dt dP pression dans la cuve #P et à sa vitesse dt (qui sont les variables d'action du dH système) par l'intemlédiaire de 2 termes H et dt qui mesurent la position et la vitesse de descente du liquide dans la cuve. I1 est donc nécessaire pour assurer le pilotage de disposer dans la cuve un capteur qui informe à tout moment l'ordinateur de la position du liquide dans la cuve (I'ordinateur calculera la vitesse). C'est le capteur 40 Fig.l et N 1 Fig. 12. Un flotteur se déplace avec le liquide, il entraîne 2 roues dentées 40I et 402 (Fig. 1) et l'axe de 40 est relié à un Les paramètres de coulée sont modifiés par l'opérateur dans l'ordinateur jusqu'à obtenir un écoulement de liquide satisfaisant et ils sont appliqués pour la coulée réelle avec métal. La machine réelle ayant le même principe de fonctionnement que l'appareil de simulation, il est possible de les associer et de disposer des mêmes organes pour les mêmes appareils à savoir - ligne de mise en pression, - ligne de décompression, - ligne de mise sous vide, - ligne de mesure de pression comme il est représenté Figure 11. Cas des alliages de densité supérieure à celle des alliages d'aluminium Les 2 conditions du mouvement du liquide indiquées page 10 lignes 22-23 sont liées à la densité du liquide par le tracteur pg. On peut donc calculer les conditions de pression et de vitesse de pression à appliquer dans la cuve à un instant t pour obtenir la position et la vitesse du liquide de densité pg à cet instant. Le coefficient de frottement par Kt, t et sa valeur instantanée Kt introduiront une différence. Ils seront mesurés dès le ler essai de remplissage avec métal ou pourront être connus par des essais précédents. Par ailleurs les enregistrements sur films pour l'écoulement simulé aluminium donneront les nombres de Reynolds aluminium dans les zones critiques à turbulences et il sera possible de prévoir ce que sera le mouvement du liquide plus dense et de viscosité différente dans ces zones. Cas des coulées en gravité Pour ces applications l'appareil de simulation décrit précédemment est sans objet mais il reste les dispositions représentées selon figure 2 - le liquide de simulation versé à partir d'un creuset comme pour le métal dans la coulée de pièces réelles, - le moule transparent constitué comme précédemment mais avec un système de coulée démontable pour pouvoir être modifié. En effet dans les coulées en "contre gravité" ce sont les paramètres de coulée que l'on peut changer qui dirigent l'écoulement alors que dans la gravité c'est la forme du système de coulée qui l'impose. Les techniques de visualisation sont les mêmes. REVENDICATIONS 1) Procédé de simulation d'écoulement d'un métal dans un moule destiné à permettre de visualiser et d'optimiser cet écoulement par modification du système de coulée ou des paramètres à appliquer, particulièrement pour les alliages d'aluminium ou de magnésium mais aussi d'alliages à plus forte densité comme ceux de zinc, cuivre, fer, chrome, métal, cobalt ou de produits à faible densité comme les matières plastiques, ces écoulements simulés étant réalisés en coulée gravité ou en "contre gravité" particulièrement en coulée sous basse pression pilotée avec moule maintenu sous vide, le procédé étant caractérisé en ce qu'on remplace le matériau à simuler par un liquide ayant, à la température ambiante, la même densité et la même viscosité que le dit matériau à sa température habituelle de coulée. 2) Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que le moule est un moule transparent représentant la forme réelle de la pièce métallique à simuler. 3) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le moule est fixé sur un appareil dont la cuve contient le liquide simulation, qu'on porte les 2 enceintes à un même niveau de pression positive ou négative, qu'on établit ensuite une différence de pression entre les 2 enceintes pour faire monter le métal dans le moule, qu'on exerce une surpression après remplissage puis qu'on amène les 2 enceintes à une pression finale où on les maintient avant de les décomprimer, ces valeurs de pression, de vitesse de liquide et de temps étant des paramètres prédéterminés dont les valeurs permettent de réaliser différents types de coulée avec moule ouvert ou fermé et avec moule maintenu sous vide ou non pendant le remplissage. 4) Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, pour respecter des paramètres prédéterminés, on mesure à tout instant par un capteur la hauteur du liquide dans la cuve pour informer l'ordinateur qui l'utilise pour ses calculs. 5) Procédé selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que, pour respecter les paramètres prédéterminés, le principe de pilotage des évolutions de pression des différentes enceintes sous pression ou sous vide s'applique sur chaque ligne à des ensembles de multiples vannes pilotées de faible débit dont le nombre ouvert ou fermé est, dans chaque ensemble, calculé par l'ordinateur et où en particulier chaque ensemble possède un groupe réglé par un moteur piloté par l'ordinateur, les 3 groupes similaires de l'appareil étant liés dans leur fonctionnement pour assurer les paramètres de coulée. 6) Procédé selon les revendications I à 5 caractérisé en ce qu'on visualise l'écoulement par de petites bulles créées au sein du liquide, en particulier par électrolyse, ou par de petites billes de même densité que le liquide, qu'on filme l'écoulement et que l'étude de ces enregistrements permet de déterminer le comportement de liquides de plus forte densité. 7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 6 comprenant selon figure 1 une cuve étanche 1 contenant un liquide de simulation, un tube 10 reliant le liquide à un moule transparent 12 placé sous une cloche à vide 20 caractérisé en ce que le moule est muni de sorties de mises à l'atmosphère de la cloche équipées d'électrovannes 14 qui sont fermées par l'ordinateur à la fin du remplissage. 8) Dispositif selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif étanche et élastique con si tuant une chambre entre les plateaux supportant les deux brides du tube de coulée, cette chambre étant en communication avec la cloche de mise sous vide du moule. 9) Dispositif selon les revendications I à 8 caractérisé en ce que ses lignes de mise en pression, de mise en décompression, de mises sous vide sont constituées par des ensembles analogues de vannes multiples, pilotées par l'ordinateur et liées entr'elles dans leur fonctionnement selon un programme spécifique. 10) Dispositif selon les revendications I à 9 caractérisé en ce qu'il est relié à une machine de coulée de métal fonctionnant sur le même principe et disposant de lignes communes de mise en pression, de mise en décompression, de mise sous vide et de contrôle.