Brevet FR2955791A1 — publié le 20110805

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de coulée des pièces creuses en alliages légers, plus concrètement des pièces noyautées possédant un intérieur relativement mince, développé dans tous les sens, avec chicanes, nervures internes et sans ouvertures larges. II existe un procédé de coulée par gravité [10] des pièces creuses selon lequel pour vider l'intérieur de certaines pièces coulées, on utilise des noyaux. Les noyaux peuvent être fabriqués en «sable croning © » par la façon suivante: un mélange de sable, résine et catalyseur est «injecté» dans un moule métallique nommé «boite à noyaux» d'abord préchauffé à une certaine température (200-300°C). Quelques secondes après l'injection, suite au contact entre les parois de la boite à noyaux chaude et ce mélange, une coquille rigide est créée et l'épaisseur de cette coquille dépend du temps de maintien de la pression et de la température de la boite à noyaux. Ensuite la boite à noyaux est basculée (ou retournée) pour vider l'excédent de sable [20]. Enfin le noyau est produit rapidement avec un bon état de surface extérieure, une épaisseur suffisante pour résister à la pression du métal pendant la coulée et la solidification, et son intérieur est évidemment creux. Chaque noyau est posé dans le moule avant la coulée. L'inconvénient de ce procédé est l'utilisation d'un taux de résine trop élevé donc si pour une raison quelconque l'excédent de sable n'est pas vidé, le gaz engendré par le contact entre le métal chaud et la résine du noyau, au lieu de s'échapper par le noyau, reste (ou pénètre) dans le volume de la pièce et engendre différents types de défauts (malvenues, porosités, retassures). II existe un autre procédé de coulée par gravité des pièces creuses selon lequel pour vider l'intérieur 20 de certaines pièces coulées, on utilise des noyaux à partir de sable pré enrobé (sable croning ©) posé couche après couche en utilisant entre les couches le frittage laser [30]. L'inconvénient de ce procédé est l'utilisation d'un taux de résine trop élevé et dans le cas de coulée des pièces creuses en alliages légers, s'il n'y a pas la possibilité de vider l'intérieur, le gaz engendré par le contact entre le métal chaud et la résine du noyau, au lieu de s'échapper vers l'intérieur du 25 noyau, reste (ou pénètre) dans le volume de la pièce et engendre différents types de défauts (malvenues, porosités, retassures). II existe une autre procédé [40] de coulée par gravité des pièces noyautées en différents alliages selon lequel du sable de quartz est mélangé avec une quantité prédéterminée de catalyseur et ce mélange est posé couche après couche avec une épaisseur constante et bien prédéfinie. La résine 30 est imprimée sur le sable à chaque couche. Elle se durcit au contact avec le catalyseur. Les moules et les noyaux sont prêts pour être assemblés et de suite couler des pièces. II existe un moyen de creuser des trous par perçage pour diriger l'évacuation du gaz. L'inconvénient de ce procédé pour fabriquer des pièces en alliages légers est l'utilisation d'un taux de résine trop élevé et, s'il n'y a pas la possibilité de vider l'intérieur (ou d'effectuer un perçage), le 35 gaz engendré par le contact entre le métal chaud et la résine du noyau, au lieu de s'échapper vers l'intérieur du noyau, reste (ou pénètre) dans le volume de la pièce et engendre différents types de défauts (malvenues, porosités, retassures). Le but de la présente invention est de créer un procédé de coulée par gravité des pièces creuses en alliages légers en utilisant des noyaux, et d'assurer, pendant le remplissage du moule et la DESCRIPTION solidification de la pièce, l'évacuation du gaz engendré sans provoquer de défauts dans la pièce coulée. La solution est obtenue par la création d'un procédé de coulée par gravité des pièces creuses en alliages légers selon lequel le métal liquide est versé dans un moule à l'intérieur duquel se trouve un ou plusieurs noyaux, et lors du remplissage et de la solidification, le métal entre et reste en contact avec un ou plusieurs noyaux, caractérisé en ce que le métal entre et reste en contact avec un ou plusieurs noyaux multicouches - le mélange de sable, résine et catalyseur est situé uniquement dans la surface proche de la zone de contact entre le métal et le noyau, et le reste du volume du noyau ne contient pas de résine et on le maintient plein pour résister à la pression de métal liquide pendant le remplissage du moule, et on dirige l'évacuation du gaz engendré à l'intérieur du noyau vers la couche sans résine. Selon un autre aspect ce procédé est caractérisé en ce que la quantité de résine dans les sections du noyau peut diminuer à partir de la zone de contact avec le métal liquide progressivement ou par palier. Les avantages de l'invention sont : - Une diminution de la quantité de résine utilisée par pièce (ou par moule). - L'obtention de pièces coulées creuses et noyautées en alliages légers sans défauts dus à une mauvaise évacuation du gaz du côté du ou des noyau(x). - Diminution de l'énergie consommée pour le débourrage du ou des noyau(x). Le dessin annexé illustre l'invention û la figure 1 représente en coupe le remplissage d'un ensemble 20 moule, pièce et noyaux selon l'invention. Le fonctionnement du procédé selon l'invention est : Le métal liquide (1) est versé dans le moule (2) qui contient un noyau (3) «suspendu» sur ses portés (deux parmi eux (4) et (5) sont visibles sur le coupe de la figure 1). En traversant la descente (6) le métal liquide pénètre dans le volume prévu pour la pièce (7) et entre en contact avec la couche (8) 25 du noyau (3) qui contient la résine. Le gaz est immédiatement engendré et il commence de s'évacuer vers la couche (9) qui n'a pas de résine. La densité de cette couche (9) est inférieure à la densité de la couche (8). En même temps le remplissage continue et l'augmentation de la pression hydrostatique dans la zone de contact entre le moule et la couche (8) maintient la direction (10) du flux de gaz vers les portés même si une augmentation de la pression est provoquée suite à la 30 distance à parcourir par le gaz pour s'évacuer. Selon l'invention, le gaz chaud traverse la couche (9) en rencontrant moins de résine, l'augmentation de la pression devant le gaz étant minimale et compensée par la pression hydrostatique dans le moule. Pour les noyaux extrêmement fragiles, la couche (8) peut être épaissie. Dans ce cas, pour éviter l'augmentation excessive de la pression du gaz, il est préférable de baisser le taux de résine dans la 35 couche (8), progressivement ou par palier. Le procédé selon l'invention est applicable pour couler des pièces en gravité dans les moules permanents et dans les moules en sable. REVENDICATIONS1). Procédé de coulée par gravité des pièces creuses en alliages légers selon lequel le métal liquide est versé dans un moule à l'intérieur duquel se trouve un ou plusieurs noyaux et lors du remplissage et de la solidification, le métal entre et reste en contact avec un ou plusieurs noyaux, caractérisé en ce que le métal entre et reste en contact avec un ou plusieurs noyaux multicouches - le mélange de sable, résine et catalyseur est situé uniquement dans la surface proche de la zone de contact entre le métal et le noyau, et le reste du volume du noyau ne contient pas de résine et on le maintient plein pour résister à la pression de métal liquide pendant le remplissage du moule, et on dirige l'évacuation du gaz engendré à l'intérieur du noyau vers la couche sans résine. 2). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de résine dans les sections du noyau peut diminuer à partir de la zone de contact avec le métal liquide progressivement ou par palier.