Brevet FR2906168A3 — publié le 20080328

FR 2906168 A3 20080328 FR 0653857 A 20060921 pièce métal. L'invention propose plus particulièrement un procédé de moulage d'une pièce métallique comportant : - une phase de coulée d'un métal en fusion dans un moule, - une phase de refroidissement du métal liquide pour provoquer la solidification du métal et la réduction de la io température générale du métal solidifié, notamment par transfert de chaleur entre le métal et la paroi du moule. Afin d'accroître les caractéristiques mécaniques d'une pièce métallique réalisée par moulage, par exemple d'un alliage d'aluminium, il est connu de refroidir rapidement le métal coulé 15 par l'utilisation d'un outillage spécifique lors de l'opération de moulage. Selon un mode de réalisation connu, le refroidissement du métal est réalisé par transfert de chaleur entre le métal et le moule, par l'intermédiaire des faces du moule qui sont en contact 20 direct avec le métal, et par des moyens de refroidissement du moule pour dissiper cette chaleur transférée. Le moule est réalisé en un matériau dont la fonction première est de résister aux températures élevées, sans se déformer. Cependant, un tel matériau est un mauvais conducteur 25 de chaleur, ce qui limite fortement les capacités de refroidissement du métal. De plus, lors de son refroidissement, le métal coulé se rétracte et il s'éloigne des faces internes en vis-à-vis du moule, limitant les possibilités d'échange de chaleur entre le moule et le 30 matériau coulé. L'invention a pour but de proposer un procédé pour la réalisation d'une pièce métallique, par exemple en alliage d'aluminium, qui permet de réaliser un refroidissement rapide et "Procédé de moulage à refroidissement accéléré" L'invention propose un procédé pour le moulage d'une métallique comportant une phase de refroidissement du 2906168 2 efficace de la pièce moulée, jusqu'à ce que la température de la pièce soit suffisamment basse pour permettre son extraction du moule. Dans ce but, l'invention propose un procédé de moulage tel 5 que décrit précédemment, caractérisé en ce que la phase de refroidissement comporte une étape d'escamotage d'une paroi du moule puis une étape refroidissement direct d'une portion du métal découverte par ladite paroi du moule. Selon d'autres caractéristiques du procédé, prises io isolément ou en combinaison : - l'étape d'escamotage consiste à provoquer la dissolution de ladite paroi du moule par projection d'un liquide dissolvant sur ladite paroi du moule ; - l'étape d'escamotage est mise en oeuvre après la 15 solidification d'une partie du métal qui est en contact avec la paroi du moule à escamoter ; - l'étape de refroidissement direct consiste à projeter un liquide de refroidissement directement sur le métal coulé, au travers d'un orifice découvert par la paroi en s'escamotant. 20 L'invention propose aussi un système de moulage pour la réalisation d'une pièce métallique selon le procédé de moulage conforme à l'invention et tel que décrit précédemment, qui comporte un moule comportant au moins deux coquilles délimitant un volume creux dans lequel un métal en fusion est apte à être 25 coulé pour former ladite pièce, des moyens pour le refroidissement du métal qui a été coulé dans le volume creux, caractérisé en ce que le moule comporte une paroi qui est apte à être séparée des coquilles pour dégager un orifice d'accès au volume creux. 30 Selon d'autres caractéristiques du système de moulage : - ladite paroi du moule est réalisée dans un matériau apte à être dissous lorsqu'un produit de dissolution est projeté sur la paroi ; 2906168 3 - un système de projection du produit de dissolution est agencé en vis-à-vis de la paroi ; - les moyens de refroidissement comportent des moyens de pulvérisation d'un liquide de refroidissement au travers de 5 l'orifice d'accès ; - les moyens de pulvérisation sont aptes à pulvériser le produit de dissolution ; - le matériau constitutif de la paroi est apte à être dissous lorsque le liquide de refroidissement est projeté sur la paroi. io D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une section d'un système de moulage 15 selon l'invention, dans laquelle la paroi amovible du moule est en place sur le moule ; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, dans laquelle la paroi amovible est escamotée. On a représenté aux figures un système de moulage 10 20 pour la réalisation d'une pièce 12 métallique, réalisée par exemple en alliage d'aluminium, qui comporte principalement un moule 14 et des moyens 16 de refroidissement du métal coulé dans le moule 14. Le moule 14 comporte deux coquilles métalliques 18 qui 25 délimitent un volume creux 20, ou empreinte, dans lequel le métal en fusion 12 est coulé, au travers d'un trou de coulée 22. Le moule 14 comporte aussi un noyau 24 permettant de réaliser une cavité complémentaire dans la pièce 12 moulée. Les moyens de refroidissement 16 sont réalisés de 30 manière à accélérer le refroidissement du métal 12 pour que sa solidification soit rapide et pour améliorer les propriétés mécaniques de la pièce 12 obtenue. 2906168 4 Ici, les moyens de refroidissement 16 comportent une buse 26 de projection d'un liquide de refroidissement sous la forme d'un jet 28, en direction du moule 14. Ainsi, la chaleur du métal 12 est absorbée par le moule 14 5 par conduction thermique, puis elle est dissipée par l'intermédiaire des moyens de refroidissement 16. Lorsque le métal 12 liquide est coulé, il se répartit dans le volume creux 20 et autour du noyau 24 pour venir en contact avec les faces internes des coquilles 18, permettant d'avoir bon io échange de chaleur entre le métal 12 et les coquilles 18. Cependant, le métal se rétracte durant son refroidisse-ment, ce qui limite l'efficacité des échanges de chaleur entre le métal 12 et les coquilles 18 du fait de l'espace qui se crée alors. C'est pourquoi, conformément à l'invention, le moule 14 15 comporte une paroi amovible 30 qui est apte à être escamotée, pour dégager un orifice 32 d'accès direct au volume creux 20 et par conséquent au métal 12. Cet orifice 32 permet aux moyens de refroidissement 16 de refroidir directement le métal 12 par la pulvérisation du liquide de 20 refroidissement sur la partie du métal 12 située en vis-à-vis de l'orifice 32 dégagé. Selon un premier mode de réalisation, la paroi amovible 30 comporte des moyens de préhension pour permettre de désolidariser la paroi amovible 30 d'avec les coques 18. 25 Selon un autre mode de réalisation, la paroi amovible 30 est réalisée dans un matériau qui est apte à se dissoudre ou se décomposer, lorsqu'il est aspergé d'un produit dissolvant. Selon un autre aspect de ce mode de réalisation, le produit provoquant la dissolution de la paroi amovible 30 est projeté sur 30 le métal 12 par l'intermédiaire de la buse 26 des moyens de refroidissement 16. 2906168 5 Ainsi, le système de moulage 10 selon l'invention est de structure similaire à un système de moulage selon l'art antérieur, ce qui permet de limiter les surcoûts d'un tel système. Selon une variante de réalisation, le produit de dissolution s de la paroi amovible 30 est le liquide de refroidissement. Le procédé pour réaliser par moulage une pièce métallique comporte une première phase de coulée du métal 12 en fusion dans le moule 14, au travers du trou de coulée 22, suivie d'une deuxième phase de refroidissement du métal 12 coulé, pour io obtenir sa solidification et la baisse de sa température jusqu'à une température permettant son démoulage. La phase de refroidissement consiste à échanger de manière globalement continue de la chaleur entre le métal 12 et les coquilles 18 formant le moule 14, et simultanément à refroidir 15 les coquilles 18 pour évacuer la chaleur prélevée du métal 12 coulé. Selon l'invention, la phase de refroidissement comporte, simultanément au refroidissement continu du métal 12, une première étape d'escamotage d'une paroi 30 du moule 14, de 20 manière à dégager l'orifice 32 d'accès au volume intérieur 20 du moule 14, et donc de manière à permettre d'accéder directement au métal 12 coulé dans le moule 14. Ensuite, l'étape d'escamotage de la paroi 30 est suivie d'une étape de refroidissement direct du métal 12 par projection 25 d'un liquide de refroidissement sur la partie du métal dégagée par cet orifice 32. Selon un mode de réalisation préféré, l'étape d'escamotage est mise en oeuvre lorsque le métal 12 s'est solidifié au moins en partie, de préférence lorsque la zone située en vis-à-vis de 30 l'orifice 32 s'est solidifiée. Selon l'invention, l'étape d'escamotage consiste à dissoudre la paroi 30 par projection d'un dissolvant sur la paroi, par l'intermédiaire des moyens de refroidissement 16. 2906168 6 Ensuite, lorsque la paroi 30 est dissoute en totalité, le produit dissolvant est remplacé par le liquide de refroidissement qui est projeté directement sur la partie du métal 12 dégagée par l'escamotage de la paroi 30. 5 Selon une variante de réalisation, l'étape d'escamotage consiste à projeter le liquide de refroidissement sur la paroi 30 pour provoquer sa dissolution. Ainsi, l'étape d'escamotage permet de refroidir la paroi 30 en même temps que la paroi 30 est dissoute progressivement, ce io qui permet de favoriser la solidification de la portion du métal 12 en contact avec la paroi 30. Ensuite, lorsque la paroi 30 est suffisamment dissoute pour dégager une portion de métal, le jet 28 de liquide de refroidissement peut refroidir directement le métal 12, tout en continuant la dissolution du reste de la paroi 30. 15 Il n'y a alors aucune interruption de la projection de liquide vers la paroi 30 et vers le métal 12, ce qui permet de réduire la durée globale du refroidissement du métal 12. L'invention vient d'être décrite en faisant référence à une seule paroi 30 amovible. Il sera compris que l'invention n'est pas 20 limitée à ce mode de réalisation, et que le système de moulage peut comporter plusieurs parois amovibles 30 et des moyens de projection 26 associés, qui sont répartis sur le moule 14 de manière à favoriser le refroidissement du métal. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'une pièce métallique comportant : - une phase de coulée d'un métal (12) en fusion dans un moule (14), - une phase de refroidissement du métal (12) liquide pour provoquer la solidification du métal (12) et la réduction de la température générale du métal (12) solidifié, notamment par transfert de chaleur entre le métal (12) et la paroi du moule (14), caractérisé en ce que la phase de refroidissement io comporte une étape d'escamotage d'une paroi (30) du moule (14) puis une étape refroidissement direct d'une portion du métal (12) découverte par ladite paroi (30) du moule (14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'escamotage consiste à provoquer la dissolution de ladite 15 paroi (30) du moule (14) par projection d'un liquide dissolvant sur ladite paroi (30) du moule (14). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'escamotage est mise en oeuvre après la solidification d'une partie du métal (12) qui est 20 en contact avec la paroi (30) du moule (14) à escamoter. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement direct consiste à projeter un liquide de refroidissement directement sur le métal (12) coulé, au travers d'un orifice (32) 25 découvert par la paroi (30) en s'escamotant. 5. Système (10) de moulage pour la réalisation d'une pièce métallique (12) selon le procédé de moulage selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comporte : - un moule (14) comportant au moins deux coquilles (18) 30 délimitant un volume creux (20) dans lequel un métal (12) en fusion est apte à être coulé pour former ladite pièce, - des moyens (16) pour le refroidissement du métal (12) qui a été coulé dans le volume creux (20), 2906168 8 caractérisé en ce que le moule (14) comporte une paroi (30) qui est apte à être séparée des coquilles (18) pour dégager un orifice (32) d'accès au volume creux (20). 6. Système (10) de moulage selon la revendication 5 précédente, caractérisé en ce que ladite paroi (30) du moule (14) est réalisée dans un matériau apte à être dissous lorsqu'un produit de dissolution est projeté sur la paroi (30). 7. Système (10) de moulage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que un système (10) de projection io (26) du produit de dissolution est agencé en vis-à-vis de la paroi (30). 8. Système (10) de moulage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement (16) comportent des moyens de pulvérisation (26) 15 d'un liquide de refroidissement au travers de l'orifice d'accès (32). 9. Système (10) de moulage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de pulvérisation (26) sont aptes à pulvériser le produit de dissolution. 10. Système (10) de moulage selon la revendication 20 précédente, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la paroi (30) est apte à être dissous lorsque le liquide de refroidissement est projeté sur la paroi (30).