Brevet FR2794670A3 — publié le 20001215

FR 2794670 A3 20001215 FR 0007356 A 20000608 Appareilpour des coulées en cire perdue par un procédé de chauffage-à induction Cette invention propose un appareil pour des coulées en cire perdue, comprenant quelques dispositifs appropriés pour contenir un modèle de plâtre pour la coulée, un creuset, certains moyens de chauffage et des dispositifs capables de créer un certain degré de vide autour du creuset et du modèle, ainsi que des disposi- tifs conçus pour verser le métal en fusion du creuset dans le modèle équipés de certains systèmes de chauffage à induction. Une autre caractéristique de l'innovation est constituée par le fait que la température du métal en fusion est déterminée par un capteur, en particulier un thermocouple, qui mesure la température du fond du creuset. On obtient ainsi un appareil particulièrement efficace, qui combine les avantages d'un chauffage rapide caractéristique des systèmes à induction avec une excellente précision du contrôle de la température. L'appareil résultant contraste avec les autres systèmes connus par sa meilleure mise en pratique. La technologie de la coulée en cire perdue est largement employée dans divers métiers, par exemple dans l'industrie de la joaillerie, et est utilisée pour produire des articles à l'unité ou en petites séries. Dans cette technologie connue, on produit une matrice en cire, on verse du plâtre autour d'elle, on chauffe le modèle après que le plâtre a pris de façon à éliminer la cire et on obtient ainsi un modèle dans lequel on verse le métal en fusion. Afin d'améliorer la fusion et d'éviter d'empri- sonner d'éventuelles bulles d'air, on a également déve- loppé certaines machines équipées de dispositifs capa- bles de créer et de maintenir un certain degré de vide dans la zone dans laquelle ont lieu la fusion et la coulée, précisément dans le but d'éliminer les bulles d'air. On connaît en particulier un modèle d'utilité italien n 209622 du même Demandeur. C'est un appareil pour des coulées en cire perdue dans lequel le creuset est introduit à l'intérieur d'une chambre raccordée à une pompe capable de maintenir un certain degré de vide à l'intérieur et le modèle est logé dans une deuxième chambre, raccordée à une deuxième pompe, capable de maintenir autour du creuset un degré de vide supérieur au premier. Cet appareil prévoit certains dispositifs de chauffage par résistance, dont l'action est relative- ment lente en dépit de la possibilité de réglage précis de la température de coulée, et qui exige un laps de temps relativement long pour atteindre le degré de température recherché. D'autre part, le recours à d'autres procédés de chauffage a toujours été confronté à d'importants problèmes de régulation de la tempéra- ture. Dans ce but, certaines unités utilisent des thermocouples, dont l'utilisation est toutefois limitée aux cas exigeant le chauffage d'un bain. Dans d'autres cas, on a employé des pyromètres optiques qui sont cependant coûteux, délicats et doivent être étalonnés cas par cas, en fonction des caractéristiques d'émis- sion de l'alliage métallique à fondre. Ces limitations sont maintenant surmontées par cette invention, qui propose un appareil de coulée en cire perdue dans lequel le creuset est chauffé par des dispositifs à induction, et dans lequel on utilise un thermocouple en contact avec le fond du creuset lui- même pour déterminer la température du métal. On va maintenant décrire l'invention en détail, à des fins d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes, dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe transversale simplifiée de l'appareil selon l'invention; et - la figure 2 est une coupe transversale du four avec le creuset associé. En se reportant à la figure 1, le repère 1 désigne le corps de la machine dans laquelle est monté un récipient 2, de préférence perforé et capable de recevoir un moule pour une coulée, et sur la surface supérieure 3 duquel est monté un complexe de dispositifs de coulée indiqué dans leur ensemble par le repère 4. Une cloche 5 recouvre le dispositif de coulée et le récipient. Certains dispositifs de type connu, mais non représentés sur la figure, peuvent maintenir à l'inté- rieur de la cloche 5 un certain degré de vide, et un degré de vide quelque peu plus poussé autour de la paroi du récipient de coulée 2. En variante et en plus des dispositifs conçus pour produire le vide, on peut prévoir certains dispositifs capables, après évacuation de l'air, d'introduire dans la cloche un gaz inerte à une pression supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique, de façon à permettre d'effectuer des opérations de coulée en atmosphère contrôlée. En outre, on prévoit certains dispositifs capa- bles de retourner l'appareil de coulée avec le creuset, comme le représente de manière simplifiée la figure 1, afin de verser le métal en fusion dans le modèle de plâtre. Le retournement du four peut avoir lieu automa- tiquement ou de manière contrôlée par des dispositifs électroniques pilotant les diverses fonctions de la machine, lorsque tout le métal contenu dans le creuset remplit un seul cylindre ou modèle de plâtre. Une variante offre la possibilité d'une commande manuelle, pouvant être actionnée de l'exté- rieur et non représentée sur la figure, qui permet le retournement du four par une action manuelle de la part d'un opérateur de façon à permettre un remplissage visible lorsque le métal est destiné à être versé dans plusieurs cylindres ou modèles, fractionnant ainsi le contenu du creuset. Le dispositif de coulée que l'on voit mieux sur la figure 2, comprend un récipient 6 équipé d'une couche isolante appropriée faite de préférence de fibres céramiques, repérée par le repère 7, dont l'intérieur contient un dispositif de chauffage par induction constitué par une bobine 8, par exemple en cuivre, de préférence creuse et traversée par un fluide de refroidissement en provenance des raccords 9. L'intérieur de la bobine contient un manchon de protection en un matériau céramique 10, qui constitue en même temps un élément support pour une plaque 11 sur laquelle est montée un creuset 12. Un couvercle à baïonnette 13 ferme la partie supérieure du creuset. La partie inférieure du récipient contient un dispositif de mesure du type thermocouple 14, dont le capteur repéré 15 est en contact avec le fond 16 du creuset. Le thermocouple est placé avec sa pointe de mesure logée dans un creux excavé du fond du creuset. Le capteur est du type blindé avec un revête- ment en matériau céramique. Selon l'invention, on peut prévoir des disposi- tifs additionnels, mais non représentés sur la figure comme étant de type connu, qui limitent le degré de vide produit par les pompes à l'intérieur de la cloche à des niveaux moyens de l'ordre de 70-75 % du degré de vide normalement atteint autour du récipient de coulée de façon à empêcher le phénomène de sublimation de l'alliage survenant pendant la coulée. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Le métal à fondre est introduit dans le creuset 12, le couvercle 13 est fermé, la cloche est fermée et la pompe produisant un vide à l'intérieur de la cloche ainsi que celle destinée à créer un vide à l'intérieur d'un réservoir raccordé à la chambre de coulée par un canal ouvert et fermé de l'extérieur sont toutes deux mises en service. La bobine 12 est excitée, créant ainsi un champ de courant induit qui chauffe le métal contenu à l'intérieur du creuset, et le fondant ainsi. La température du métal est mesurée par le capteur 15 du thermocouple 14, qui mesure la tempéra- ture du fond du creuset, avec l'avantage de pouvoir procurer une lecture plus fiable et répétable que dans le cas des systèmes connus. Une fois le métal fondu, le couvercle peut être ouvert et le four avec le creuset est retourné, comme on le voit sur la figure 1, versant ainsi le métal dans le modèle qui a été précédemment placé à l'intérieur du récipient respectif 2. Pendant que le métal est versé, le canal commu- niquant avec le réservoir est ouvert, aspirant ainsi toutes bulles d'air à travers les parois du modèle de plâtre toutes les bulles d'air qui pourraient être emprisonnées entre le modèle et le métal en fusion. Du fait de l'utilisation du système de chauffage par induction, l'appareil décrit ci-dessus peut atteindre la température requise très rapidement, ce qui est particulièrement approprié pour des débits de production élevés, comme par exemple dans la produe- tion des lunettes et de l'argenterie. Un homme de l'art peut prévoir de nombreuses modifications et variantes, toutes celles-ci étant cependant prévues pour tomber à l'intérieur de la portée de cette invention. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour des coulées en cire perdue, comprenant: - des dispositifs pouvant recevoir un modèle de plâtre, - des dispositifs capables de fondre une certaine quantité de métal, - des dispositifs capables de verser un métal en fusion dans ledit modèle, et - des dispositifs capables de maintenir un degré différencié de vide autour desdits dispositifs de fusion et des parois dudit modèle, caractérisé en ce qu'il prévoit des dispositifs de chauffage par induction (8) pour fondre le métal. 2.- Appareil pour des coulées en cire perdue selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il pré- voit des capteurs de mesure de température (15) capa- bles de mesurer la température au niveau du fond (16) du creuset (12). 3.- Appareil pour des coulées en cire perdue selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces capteurs sont constitués par un thermocouple (14). 4.- Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il prévoit autour dudit creuset un manchon protecteur (10) capable de former temporairement un support pour ledit creuset. 5.- Appareil pour des coulées en cire perdue, caractérisé en ce qu'il comprend: - un récipient (2) pour un modèle, équipé de parois perforées et raccordé à des dispositifs capables de produire un certain degré de vide autour desdites parois, - un dispositif de fusion comprenant un creuset (12) et des dispositifs à induction (8) capables de chauffer le métal contenu dans ledit creuset, - un thermocouple (14) capable de mesurer la tempéra- ture au niveau du fond (16) dudit creuset, - des moyens capables de verser le métal en fusion dans ledit modèle, - des moyens capables de produire autour dudit creuset un degré de vide plus élevé que celui produit autour dudit récipient de coulée (2). 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il prévoit des moyens capables de limiter le degré de vide autour dudit creuset (12) à des niveaux inférieurs au degré de vide produit autour du récipient de coulée (2). 7.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il prévoit des moyens capables d'introduire dans la cloche (5) un gaz inerte à une pression contrôlée. 8.- Appareil selon chacune des revendica- tions 5 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité (15) du thermocouple est introduite dans un siège excavé du fond du creuset (12).