Brevet FR2851184A1 — publié le 20040820

La présente invention concerne un tube de remplissage pour une machine de coulée sous pression. Dans certaines machines de coulée sous pression, le métal ou l'alliage fondu devant être coulé est retenu 5 dans une enceinte. Un tube de remplissage s'étend à partir du dessous de la surface du métal fondu ou d'un alliage jusqu'à une cavité de moule. Lorsqu'une pression de gaz (par exemple de l'air) est appliquée pendant une certaine durée au métal ou à l'alliage fondu dans l'enceinte, le 10 métal fondu ou l'alliage fondu est refoulé à force par le tube de remplissage dans la cavité de moule, en une quantité apte à remplir la cavité de moule. Dans une machine de coulée sous pression automatique, l'application du gaz sous pression au métal ou à l'alliage fondu dans 15 l'enceinte est commandé de manière à introduire périodiquement des charges du métal ou de l'alliage fondu depuis l'enceinte dans la cavité de moule. Les machines de coulée sous pression automatiques ont utilisé un tube de remplissage céramique perméable aux 20 gaz servant à convoyer le métal ou l'alliage fondu depuis l'enceinte à la coquille en formant la cavité de moule entre eux. L'utilisation d'un tube de remplissage céramique perméable aux gaz est un inconvénient étant donné que l'air ambiant comprimé (ou un autre gaz de mise en pression) peut 25 traverser la paroi perméable aux gaz du tube de remplissage jusqu'à un degré tel que la différence de pression nécessaire pour forcer le métal ou l'alliage fondu à passer dans le tube de remplissage en direction de la cavité de moule ne peut pas être obtenue. En outre, le gaz sous 30 pression traversant la paroi du tube de remplissage peut être envoyé à la cavité de moule, dans laquelle l'air (le gaz) peut être introduit dans le métal ou l'alliage fondu et, entraîne par conséquent des défauts dans la pièce coulée solidifiée dans la cavité de moule. La présente invention élimine cet inconvénient en fournissant un revêtement vitreux sur le tube de remplissage céramique, le revêtement vitreux étant efficace pour réduire ou éliminer l'écoulement d'air à travers la paroi perméable aux gaz du tube de remplissage pendant la 5 coulée lorsque la pression d'air est appliquée au métal ou à l'alliage fondu situé dans l'enceinte. Dans une forme de réalisation donnée à titre d'illustration de l'invention, le revêtement vitreux est formé par mélange de proportions appropriées d'une fritte 10 de verre et d'eau déionisée et par recouvrement d'une surface du tube de remplissage céramique avec le mélange. On fait cuire ensuite le revêtement situé sur le tube de remplissage pour produire le revêtement vitreux qui réduit ou supprime l'écoulement d'air traversant la paroi 15 perméable aux gaz du tube de remplissage pendant la coulée sous pression lorsque la pression d'air est appliquée au métal ou à l'alliage fondu dans l'enceinte. De façon plus précise l'invention concerne un tube de remplissage céramique pour une machine de coulée 20 sous pression, caractérisé en ce que ledit tube de remplissage comprend un passage pour véhiculer un métal ou un alliage fondu, ledit tube possédant un revêtement vitreux qui réduit le passage d'un gaz sous pression présent à l'extérieur dudit tube de remplissage, dans ledit 25 passage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit revêtement vitreux est essentiellement imperméable aux gaz. Selon une autre caractéristique de l'invention, 30 ledit revêtement vitreux possède une épaisseur comprise entre 0,00254 et 0,01016 cm. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tube comporte un tube en zircone. L'invention concerne en outre une machine de 35 coulée sous pression comportant une enceinte pour retenir un métal ou un alliage fondu, une cavité de moule et un tube de remplissage céramique du type indiqué précédemment, caractérisé en ce que le tube de remplissage céramique est disposé entre ladite cavité de moule et ladite enceinte, 5 ledit passage servant à convoyer le métal ou l'alliage fondu depuis ladite enceinte à ladite cavité de moule. L'invention concerne en outre un procédé pour fabriquer un tube de remplissage céramique du type indiqué précédemment, pour une machine de coulée sous pression, 10 caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un matériau de formation de verre sur ledit tube de remplissage et à cuire ledit tube de remplissage à une température élevée pour convertir ledit revêtement vitreux in situ sur ledit tube de remplissage de telle sorte que ledit revêtement vitreux 15 réduit le passage d'un gaz sous pression présent à l'extérieur dudit tube de remplissage, dans ledit passage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit tube de remplissage est immergé dans ledit matériau de formation de verre. Selon une autre caractéristique de l'invention, après la cuisson, ledit revêtement vitreux est sensiblement imperméable aux gaz. L'invention concerne en outre un procédé de coulée sous pression d'une masse fondue comprenant de 25 l'aluminium, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un gaz sous pression à ladite masse fondue pour la forcer à circuler dans un passage dans un tube de remplissage, ledit tube de remplissage possédant un revêtement vitreux qui réduit le passage dudit gaz sous pression présent à 30 l'intérieur dudit tube de remplissage, dans ledit passage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend la mise en pression d'un gaz dans une chambre au-dessus de ladite masse fondue. Selon une autre caractéristique de l'invention, 35 ladite chambre est mise en pression avec de l'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, on immerge une extrémité dudit tube de remplissage dans ladite masse fondue et on place une autre extrémité en communication avec ladite cavité de moule. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit revêtement vitreux est prévu sur une surface extérieure et/ou intérieure dudit tube de remplissage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description donnée 10 ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un tube de remplissage disposé entre une enceinte de retenue pour le métal ou l'alliage fondu et une paire de 15 coquilles formant entre elle une cavité de moule; et - la figure 2 représente une vue en coupe à plus grande échelle du tube de remplissage représentant le revêtement vitreux sur la surface extérieure du tube de remplissage. En référence à la figure 1, la présente invention fournit un tube de remplissage 10 destiné à être utilisé dans une machine de coulée sous pression. Une extrémité iQa du tube de remplissage 10 est immergée dans le métal ou alliage fondu M dans une enceinte 20 de retenue de la masse 25 fondue, tandis que l'autre extrémité lOb est en communication avec une cavité de moule 30 formée entre les coquilles 32, 34 au moyen d'un passage 36 formé dans la coquille 32. Le tube de remplissage 10 inclut sur son étendue en longueur un passage intérieur lOc pour convoyer 30 un métal ou un alliage fondu entre l'enceinte 20 de retenue de la masse fondue, tel qu'un creuset, et la cavité 30. Une chambre C pouvant être mise en pression avec un gaz est disposée au-dessus du métal ou de l'alliage fondu dans l'enceinte 20 et peut être mise en pression au moyen d'un 35 gaz à un degré permettant d'appliquer une pression de gaz au métal ou à l'alliage fondu M dans l'enceinte 20 et de le refouler vers le haut au moyen du tube de remplissage 10 dans la cavité de moule 30. A titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif, la pression de gaz peut 5 comprendre une pression d'air appliquée à la chambre C au moyen d'un compresseur classique ou d'une pompe à air classique 40 par l'intermédiaire d'un conduit 42 entre le compresseur et la chambre. Lors du fonctionnement de la machine de coulée, le cadencement de la mise en pression de 10 l'enceinte 20 avec le gaz est commandé de manière à mettre en pression périodiquement le métal ou l'alliage fondu dans l'enceinte de manière à introduire des charges successives du métal ou de l'alliage fondu depuis l'enceinte dans la cavité de moule 30 comme cela est bien connu. Lors de la coulée à basse pression de l'aluminium et de ses alliages, le tube de remplissage céramique 10 peut comprendre de la zircone ou un autre matériau céramique approprié résistant à l'aluminium fondu et à ses alliages. On peut choisir d'autres matériaux céramiques 20 pour le tube de remplissage 10 en fonction du métal ou de l'alliage fondu dont on effectue la coulée. De façon typique le tube de remplissage 10 est un tube monolithique préformé possédant une forme et des dimensions appropriées pour l'opération de coulée sous pression qui est exécutée. 25 Conformément à une forme de réalisation donnée à titre d'illustration de la présente invention, le tube de remplissage céramique 10 est recouvert in situ avec un revêtement vitreux 11 comme représenté sur les figures 1 et 2. Le revêtement vitreux 11 est choisi de manière à 30 présenter une perméabilité réduite aux gaz par rapport au tube de remplissage 10 afin de réduire ou d'éliminer le passage ou l'infiltration d'un gaz de mise en pression dans l'enceinte à travers la paroi perméable aux gaz 10w pour pénétrer dans le passage 10c du tube de remplissage 10 35 pendant la coulée sous pression, lorsqu'une pression de gaz est appliquée au métal ou à l'alliage fond situé dans l'enceinte 10. De préférence à cet effet, le revêtement vitreux 11 est essentiellement imperméable aux gaz de mise en pression situés dans la chambre 35. Dans une forme de réalisation donnée à titre d'illustration de l'invention, le revêtement vitreux est formé in situ sur le tube de remplissage par mélange de proportions appropriés d'une fritte de verre et d'un agent de support, qui de préférence comprend de l'eau déionisée, 10 pour former un mélange de formation de verre et recouvrir la surface extérieure du tube de remplissage céramique 10 avec le mélange. D'autres agents de support, comme par exemple de la silice collodale, peuvent être utilisés dans la pratique de l'invention en fonction de la céramique 15 sélectionnée pour le tube de remplissage 10. La surface extérieure du tube de remplissage 10 peut être recouverte par immersion du tube de remplissage 10 (avec des extrémités ouvertes fermées par un bouchon) dans le mélange de formation de verre ou, sinon, par application à la 20 brosse, pulvérisation ou application d'une autre manière du mélange de formation de verre sur la surface extérieure du tube de remplissage 10. En général, la surface extérieure et/ou la surface intérieure du tube de remplissage 10 peuvent être recouvertes par le même revêtement vitreux ou 25 par des revêtements vitreux différents. Le ou les revêtement(s) vitreux doivent être compatibles avec le métal ou l'alliage fondu qui est coulé dans le tube de remplissage de manière à ne pas être affectés de façon nuisible par le métal ou de l'alliage fondu particulier, 30 dont on effectue la coulée. On fait cuire ensuite le revêtement du tube de remplissage avec le mélange de formation de verre à une température de cuisson appropriée pour produire le revêtement vitreux 11 qui réduit ou élimine le passage du gaz à travers la paroi 10b perméable 35 aux gaz dans le passage 10a du tube de remplissage pendant la coulée lorsque la pression de gaz est appliquée au métal ou à l'alliage fondu dans l'enceinte 20 de retenue de la masse fondue. A titre d'illustration et sans aucun caractère 5 limitatif, un mélange de formation de verre convenant pour être utilisé avec un tube de remplissage en zircone utilisé dans une machine de coulée d'aluminium sous basse pression, peut être réalisé en mélangeant 4 parties en poids d'une fritte de verre disponible dans le commerce à 6 parties en 10 poids d'eau déionisée. On peut obtenir une fritte de verre appropriée par mélange de parties égales en poids d'une fritte Ferro 3225 et d'une fritte Ferro 3226 de la société Ferro Corporation. Le mélange résultant possède une composition chimique correspondant approximativement à 15 58, 75 % de SiO2, 29,10 % de B203, 4,60 % de A1203, 3,75 % de MgO, 2,20 % de Na2O et 1,60 % de CaO, les pourcentages % étant donnés en poids. On peut mélanger la fritte de verre et l'eau déionisée en pesant tout d'abord des quantités appropriées de chaque constituant, en plaçant les 20 constituants dans un récipient et en secouant le récipient pour disperser la fritte de verre dans l'eau déionisée de manière à former le mélange ou la matière de formation de verre. Ce mélange ou cette matière de formation de verre est alors appliqué au tube de remplissage 10 par immersion 25 du tube de remplissage dans ce mélange ou cette matière, les extrémités ouvertes du tube de remplissage 10 étant fermées par un bouchon de telle sorte que la surface intérieure du tube de remplissage n'est pas recouverte par le mélange. Le tube de remplissage est maintenu dans le 30 mélange ou la matière de formation de verre pendant une durée déterminée (environ 1 seconde) puis est retiré et est séché à l'air avant un traitement ultérieur. On transfère le tube de remplissage recouvert et séché 10 dans un four et on le fait cuire dans l'air entre 850 et 1000 degrés C 35 pour consolider la fritte de fer de manière à former un revêtement vitreux 11 essentiellement imperméable aux gaz et formé in situ sur la surface extérieure du tube de remplissage 10. A titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif, on peut chauffer un tube de 5 remplissage en zircone recouverte séchée à 980 degrés C en réalisant un taux d'accroissement en rampe de 1 degré C/h, de maintien à température pendant 1 heure et le retour en rampe descendante à la température ambiante à raison de 1 degré C/h. De façon typique le revêtement vitreux cuit 11 10 possède une épaisseur comprise entre 0,0025 et 0,010 cm (0,001 à 0,004 pouces), bien que l'on puisse utiliser d'autres épaisseurs de revêtement dans la mise en oeuvre pratique de l'invention. Dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, 15 on peut utiliser d'autres frittes de verre qui sont sélectionnées de manière à être compatibles avec le matériau céramique particulier dont le tube de remplissage 10 est formé. Les comportements thermiques (c'est-à-dire le coefficient de dilatation thermique) du revêtement vitreux 20 et du tube de remplissage doivent être compatibles pour éviter une fissuration, un écaillage ou un autre endommagement du revêtement pendant la durée de vie utile du remplissage 10 pour la coulée sous pression. En outre, on peut utiliser d'autres techniques de revêtement pour 25 appliquer le mélange de formation de verre sur le tube de remplissage ou d'autres températures et durées de cuisson, en fonction du mélange de formation de verre utilisé. En référence à la figure 1, le tube de remplissage 10 qui porte le revêtement vitreux 11, est 30 disposé entre l'enceinte de retenue 20 et les coquilles 32, 34 de façon classique de manière à convoyer le métal ou l'alliage fondu situé dans l'enceinte 20 à la cavité de moule 30 lorsque la chambre C est mise en pression avec le gaz. Par exemple, dans le cas de la coulée sous faible 35 pression de l'aluminium et de ses alliages, de façon typique la chambre C est mise périodiquement en pression pendant un intervalle de temps prédéterminé avec de l'air se situant par exemple à 0,7579x105 Pa ou à une autre pression supérieure à la pression ambiante pour refouler 5 une charge désirée d'aluminium fondu ou d'un alliage d'aluminium à travers le tube de remplissage jusqu'à la cavité de moule. Le revêtement vitreux 11 situé sur la surface extérieure et/ou intérieure du tube de remplissage 10 réduit ou supprime le passage du gaz sous pression (par 10 exemple de l'air) dans la chambre C à travers la paroi 10w pour son introduction dans le passage 10c du tube de remplissage 10 de manière à obtenir de ce fait la différence de pression nécessaire pour refouler à force la charge de l'aluminium fondu ou de son alliage dans la cavité de moule 30. Le revêtement vitreux 11 réduit ou empêche également que le gaz de pression ne pénètre dans le passage 10c et soit convoyé jusqu'à la cavité de moule 30, qui permet de réduire ou de supprimer des défauts de coulée imputables au gaz (air) situé dans la cavité 30 et/ou une 20 pièce coulée solidifiée dans la cavité de moule 30. Bien que l'invention ait été décrite dans ce qui précède en référence à certaines formes de réalisation, les spécialistes de la technique noteront que l'invention n'est pas limitée à ces formes de réalisation et que de nombreux 25 changements, modifications et analogues peuvent y être apportés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tube de remplissage céramique pour une machine de coulée sous pression, caractérisé en ce que ledit tube de remplissage (10) comprend un passage (10c) pour 5 véhiculer un métal ou un alliage fondu, ledit tube possédant un revêtement vitreux (11) qui réduit le passage d'un gaz sous pression présent à l'extérieur dudit tube de remplissage, dans ledit passage (10c). 2. Tube de remplissage selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que ledit revêtement vitreux (11) est essentiellement imperméable aux gaz. 3.Tube de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement vitreux (11) possède une épaisseur comprise entre 0, 00254 et 0,01016 cm. 4. Tube de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un tube en zircone. 5. Machine de coulée sous pression comportant une enceinte (20) pour retenir un métal ou un alliage fondu, une cavité de moule (30) et un tube de remplissage 20 céramique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube de remplissage céramique (10) est disposé entre ladite cavité de moule (30) et ladite enceinte (20), ledit passage (10c) servant à convoyer le métal ou l'alliage fondu depuis ladite enceinte 25 (20) à ladite cavité de moule (30). 6. Procédé pour fabriquer un tube de remplissage céramique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour une machine de coulée sous pression, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un matériau de formation de 30 verre sur ledit tube de remplissage (10) et à cuire ledit tube de remplissage à une température élevée pour convertir ledit matériau en ledit revêtement vitreux (11) in situ sur ledit tube de remplissage de telle sorte que ledit revêtement vitreux réduit le passage (10c) d'un gaz sous 35 pression présent à l'extérieur dudit tube de remplissage, dans ledit passage. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit tube de remplissage (lOc) est immergé dans ledit matériau de formation de verre. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'après la cuisson, ledit revêtement vitreux (11) est sensiblement imperméable aux gaz. 9. Procédé de coulée sous pression d'une masse fondue comprenant de l'aluminium, caractérisé en ce qu'il 10 consiste à appliquer un gaz sous pression à ladite masse fondue pour la forcer à circuler dans un passage (lOc) dans un tube de remplissage (10), ledit tube de remplissage possédant un revêtement vitreux (11) qui réduit le passage dudit gaz sous pression présent à l'intérieur dudit tube de 15 remplissage, dans ledit passage. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en pression d'un gaz dans une chambre (35) au-dessus de ladite masse fondue. 11. Procédé selon la revendication 10, 20 caractérisé en ce que ladite chambre (35) est mise en pression avec de l'air. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce-qu'on immerge une extrémité dudit tube de remplissage (10) dans ladite masse fondue et en ce qu'on place une 25 autre extrémité en communication avec ladite cavité de moule (20). 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit revêtement vitreux (11) est prévu sur une surface extérieure et/ou intérieure dudit tube de 30 remplissage (10).