Brevet FR2961724A1 — publié le 20111230

Cuve de moulage en modèle perdu [0001 L'invention concerne une cuve de moulage en modèle perdu. Le principe de moulage utilisant un modèle perdu est bien adapté à la réalisation de pièces complexes, notamment celles mettant en oeuvre un modèle sans possibilité de démoulage. Plus précisément, le modèle est réalisé en matière fusible ou sublimable. Il peut être réalisé par assemblage de plusieurs parties donnant la forme de la ou des pièces à réaliser ainsi que les systèmes de remplissage, d'alimentation et éventuellement de masselotte nécessaires au moulage. Le modèle est par exemple réalisé en cire, en polystyrène ou en urée. Il est courant de réaliser un modèle en grappe permettant ainsi de réaliser plusieurs pièces simultanément. [0002] De façon connue, le modèle est placé dans une cuve que l'on remplit de sable de moulage. Après remplissage de sable, dans le cas d'une matière fusible, le modèle est éliminé par fusion de celui-ci avant coulée du métal formant la pièce à réaliser. Dans le cas d'une matière sublimable le métal en fusion est directement coulé dans le moule et sa température suffit à sublimer le modèle qui s'évacue par les porosités du sable. [0003] Ce procédé de fabrication permet la réalisation de pièces beaucoup plus complexes qu'avec d'autres procédés de moulage comme par exemple le moulage coquille métallique. Néanmoins, la vitesse de solidification du métal moulé dans le procédé de moulage en modèle perdu est bien plus faible que pour le moulage en coquille. La lenteur de la solidification ne permet pas d'obtenir une structure métallographique aussi fine qu'avec le moulage en coquille. Le taux de porosité de la pièce obtenue est lui aussi nettement plus important. La combinaison de ces deux inconvénients entraine une forte chute des caractéristiques mécaniques notamment des capacités d'allongement du matériau. [0004] Pour augmenter la vitesse de solidification, on a tenté de placer des refroidisseurs à l'intérieur de la cuve de moulage. Ces refroidisseurs sont par exemple formés d'une masse métallique qui peut par son inertie thermique accumuler de la chaleur lors de la solidification. Ces refroidisseurs doivent à leur tour être refroidis et ce refroidissement se fait après décochage de la pièce. Ce temps de refroidissement augmente le temps mort entre deux cycles de moulage ce qui augmente le coût de réalisation de pièces en série. [0005i L'invention vise à améliorer le procédé de moulage en modèle perdu en permettant d'augmenter la vitesse de refroidissement sans dégrader le temps de cycle. [0006] A cet effet, l'invention a pour objet une cuve de moulage en modèle perdu, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un refroidisseur formant une paroi de la cuve, en ce qu'une face extérieure du refroidisseur comprend des moyens permettant un échange thermique supérieur à celui obtenu avec des parois de la cuve sans refroidisseur et en ce qu'une face intérieure du refroidisseur est destinée à venir au contact d'un modèle placé dans la cuve. Les moyens permettant un échange thermique comprennent par exemple des ailettes permettant un refroidissement de la cuve par convection. [0007] Avantageusement, plusieurs parois opposées de la cuve, selon les zones ou les nombres de pièces à refroidir, sont formées chacune par un refroidisseur. Les parois formées par un refroidisseur sont conformées de façon à assurer ensemble le maintien en position du modèle dans la cuve avant et pendant un remplissage de la cuve par du sable de moulage. [0008] Au moins deux parois opposées de la cuve peuvent être formées chacune par un refroidisseur assurant le maintien du modèle. Ces parois comportent toutes deux une face intérieure sensiblement plane. Pour assurer le maintien en position du modèle dans la cuve, les plans dans lesquels s'étendent les faces intérieures peuvent former entre eux un angle aigu de telle sorte que le modèle se place par gravité dans la cuve en appui contre les faces intérieures. On peut équilibrer l'appui du modèle sur les faces intérieures. Pour ce faire, les faces intérieures sont symétriques par rapport à un plan vertical. [0009] Avantageusement, la face intérieure du refroidisseur comprend des rainures. Des sommets des rainures sont destinés à venir au contact du modèle. Les rainures sont orientées verticalement de façon à ce que du sable de moulage puisse s'écouler par gravité dans les rainures lors du remplissage de la cuve. [0010] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente en perspective une cuve de moulage dont des parois sont formés par des refroidisseurs, la cuve contenant un modèle en grappe ; - la figure 2 représente en coupe la cuve de moulage de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 représentent en perspective une partie de la cuve de moulage de la figure 1 ; - les figures 5 et 6 représentent en détail des exemples de faces intérieures des refroidisseurs formant les parois de la cuve. [0011] La figure 1 représente une cuve de moulage 10 destiné à permettre une opération de moulage en modèle perdu. Sur cette figure un modèle 11 est présent dans la cuve 10. On distingue notamment le système d'alimentation 12 du modèle 11. La cuve a sensiblement la forme d'un bac parallélépipédique. La fabrication du moule se fait en remplissant la cuve 10 de sable autour du modèle 11. On peut tasser le sable autour du modèle 11 en soumettant la cuve 10 à des vibrations lors du remplissage de sable. [0012] Selon l'invention, au moins une des parois de la cuve 10 est formée par un refroidisseur. Dans l'exemple représenté deux faces opposées sont chacune formées par un refroidisseur, respectivement 13 et 14. [0013] Sur la figure 1, le refroidisseur 13 est particulièrement visible et sa face 15, extérieure à la cuve 10, comprend des ailettes 16 permettant un refroidissement de la cuve 10 par convection. Plus généralement, les ailettes 16 permettent un échange thermique supérieur à celui obtenu avec des parois 17 et 18 de la cuve 10 sans refroidisseur. Le refroidissement peut être obtenu par convection naturelle ou forcée avec l'air ambiant entourant la cuve 10 lors de la solidification du métal destiné à prendre la forme du modèle 11. Il est possible de faire évoluer la convection au cours d'un cycle de moulage afin d'adapter la vitesse de refroidissement du métal coulé dans la cuve 10 pour obtenir une structure métallographique souhaitée ou pour accélérer le temps de cycle de moulage. [0014] La figure 2 représente, en coupe par un plan vertical, la cuve 10 de la figure 1. Le modèle 11 est en appui sur les deux refroidisseurs 13 et 14. Dans l'exemple représenté le modèle 11 comprend les formes 19 et 20 de deux pièces à réaliser. Ces formes 19 et 20 sont reliées par le système d'alimentation 12. Chacune des formes 19 et 20 est en appui sur un des refroidisseurs 13 et 14, permettant ainsi un échange thermique important entre le métal remplissant chaque forme 19 et 20 et le refroidisseur correspondant 13 et 14. [0015] L'invention peut être mise en oeuvre dans la fabrication de culasse en alliage d'aluminium mises en oeuvre dans l'industrie automobile. Ce type de pièce comprend une face plane de grande dimension destinée à venir au contact d'un bloc cylindre par l'intermédiaire d'un joint de culasse. La surface importante des faces planes des culasses permet un contact important avec les refroidisseurs 13 et 14 et donc une bonne efficacité du refroidissement du métal utilisé pour le moulage lors de sa solidification. [0016] De façon connue, dans le procédé de moulage en modèle perdu, on maintient le modèle 11 en position dans la cuve 10 au moyen d'une pince lors du remplissage de la cuve 10 avec du sable de moulage. Il est possible de se passer de cette pince en assurant le maintien en position du modèle 11 dans la cuve 10 directement par les refroidisseurs 13 et 14. Autrement dit, on peut utiliser plusieurs parois formés chacune par un refroidisseur pour assurer ensemble le maintien du modèle 11 dans la cuve 10. A cet effet, on peut prévoir des formes particulières sur des faces intérieures 21 et 22 des refroidisseurs, respectivement 13 et 14. Ces formes doivent être adaptées à la pièce à réaliser et de ce fait perdent en polyvalence. Pour éviter ces formes particulières, on utilise avantageusement les faces 21 et 22 qui sont opposées pour maintenir le modèle 11 dans la cuve 10. Les faces intérieures 21 et 22 sont planes et non parallèles entre elles. Les faces intérieures 21 et 22 forment entre elles un angle aigu a, bien visible sur la figure 2, de telle sorte que le modèle 11 se place dans la cuve 10 en appui contre les faces intérieures 21 et 22. Le poids du modèle 11 permet à celui-ci de venir au contact des faces intérieures 21 et 22. Pour assurer un même effort de contact sur les deux refroidisseurs, les deux faces intérieures 21 et 22 sont symétriques par rapport à un plan vertical 23. Ainsi le poids du modèle 11 est réparti à part égale sur les deux refroidisseurs 13 et 14. En réalisant des pièces identiques à partir des formes 19 et 20, les pressions de contact du modèle 11 sur chacun refroidisseur 13 et 14 sont égales. [0017] Les figures 3 et 4 représentent en perspective une partie de la cuve 10. Sur la figure 3, seules les parois de la cuve 10 formées par les refroidisseurs 13 et 14 ainsi que le modèle 11 ont été représentées et sur la figure 4, une seule paroi formant le refroidisseur 14 apparait. Les refroidisseurs 13 et 14 sont, dans l'exemple représenté, identiques. [0018] Les figures 5 et 6 représentent en détail des exemples de faces intérieures 21 ou 22 des refroidisseurs 13 et 14 formant les parois de la cuve 10. Les faces intérieures sont rainurées. Sur la figure 5, les rainures 24 ont des fonds 25 plats. Sur la figure 6, les rainures 26 ont des fonds 27 triangulaires. Les rainures 24 et 26 ont des sommets plans, respectivement 28 et 29, s'étendant dans les plans des faces intérieurs 21 et 22 de chacun des refroidisseurs 13 et 14. Les sommets 28 et 29 sont destinés à venir au contact du modèle 11. [0019] Les rainures 24 et 26 sont orientées verticalement dans la cuve 10 de façon à ce que le sable de moulage puisse s'écouler par gravité dans les rainures 24 et 26 lors du remplissage de la cuve 10. Le sable peut ainsi atteindre de zones qui auraient été inaccessibles si les faces intérieures 21 et 22 avaient été totalement planes. Les rainures 24 et 26 permettant par exemple la réalisation de pièces moulées comprenant des trous borgnes ne débouchant que sur une face plane destinée à venir au contact avec les faces intérieures 21 et 22. REVENDICATIONS1. Cuve de moulage en modèle perdu, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un refroidisseur (13, 14) formant une paroi de la cuve (10), en ce qu'une face extérieure (15) du refroidisseur (13, 14) comprend des moyens (16) permettant un échange thermique supérieur à celui obtenu avec des parois de la cuve (10) sans refroidisseur et en ce qu'une face intérieure (21, 22) du refroidisseur (13, 14) est destinée à venir au contact d'un modèle (11) placé dans la cuve (10). 2. Cuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs parois de la cuve (10) sont formées chacune par un refroidisseur (13, 14), en ce que les parois formées par un refroidisseur (13, 14) sont conformées de façon à assurer ensemble le maintien en position du modèle (11) dans la cuve (10) avant et pendant un remplissage de la cuve (10) par du sable de moulage. 3. Cuve selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins deux parois opposées de la cuve (10) sont formées chacune par un refroidisseur (13, 14) et comportent toutes deux une face intérieure (21, 22), en ce que les faces intérieures (21, 22) sont sensiblement planes et en ce que les plans dans lesquels s'étendent les deux faces intérieures (21, 22) forment entre eux un angle aigu (a) de telle sorte que le modèle (11) se place par gravité dans la cuve (10) en appui contre les faces intérieures (21, 22). 4. Cuve selon la revendication 3, caractérisée en ce que, les deux faces intérieures (21, 22) sont symétriques par rapport à un plan vertical (23). 5. Cuve selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face intérieure (21, 22) du refroidisseur (13, 14) comprend des rainures (24, 26), en ce que des sommets (28, 29) des rainures (24, 26) sont destinés à venir au contact du modèle (11) et en ce que les rainures (24, 26) sont orientées verticalement de façon à ce que du sable de moulage puisse s'écouler par gravité dans les rainures (24, 26) lors du remplissage de la cuve (10). 6. Cuve selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens permettant un échange thermique comprennent des ailettes (16) permettant un refroidissement de la cuve (10) par convection.