Brevet FR3092775A1 — publié le 20200821

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE RETRAIT D'UNE MASSELOTTE D'UNE PIECE MOULEE PAR REFROI- DISSEMENT LOCAL [pool La présente invention porte sur un procédé de retrait d'une masselotte d'une pièce moulée par refroidissement local. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les pièces de moteurs thermiques, telles que les culasses obtenues par un procédé de moulage à chaud, en particulier un procédé de moulage par coulée gravité. [0002] De façon connue en soi, le procédé de moulage par coulée gravité est basé sur l'utilisation d'un moule appelé coquille contenant des noyaux à base de sable additivé de résille. Ces noyaux sont notamment utilisés pour réaliser les formes complexes internes d'une culasse de véhicule automobile. [0003] A cet effet, on prévoit un godet par lequel le métal en fusion est acheminé vers un système de coulée ayant une pluralité de canaux débouchant vers différentes portions de la culasse à réaliser ainsi qu'une pluralité d'appendices de moulage appelés "masselottes". [0004] Sur la pièce finie, le système de coulée se situe sur une des faces de la culasse tandis que les masselottes s'étendent en saillie depuis une face opposée. La géométrie du système de coulée et des masselottes est déterminée en fonction de la forme particulière de la culasse à réaliser. [0005] Une fois la pièce démoulée et l'opération de dessablage effectuée, il est nécessaire de retirer le système de coulée ainsi que les masselottes de la pièce brute. A cet effet, la pièce est refroidie, notamment de façon forcée par air pulsé pendant une durée de trois à quatre heures, afin de faire descendre la température de la pièce à une centaine de degrés. Il devient alors possible de retirer le système de coulée par cassage. [0006] Toutefois, compte tenu de leur section importante, il n'est pas possible de retirer les masselottes en utilisant la même technique que celle mise en oeuvre pour retirer le système de coulée. En effet, la découpe des masselottes est généralement réalisée au moyen d'un outil de coupe de type scie ou tronçonneuse. Or, si l'opération de découpe des masselottes est effectuée à chaud, le matériau de la pièce est encore mou et a donc tendance à coller sur l'outil, ce qui ne permet pas d'obtenir une coupe nette. [0007] 11 est donc actuellement nécessaire d'attendre plusieurs heures avant que la pièce atteigne une température compatible avec la coupe du matériau. Une telle contrainte ne permet pas de réaliser les pièces en flux tendu, dans la mesure où les pièces sont immobilisées longtemps dans des espaces de stockage avant de pouvoir être découpées 2 convenablement par l'outil de coupe. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de retrait d'au moins une masselotte d'une pièce moulée comportant: [0009] - une étape de moulage d'une pièce par une technique de moulage de fonderie, ladite pièce comportant au moins une masselotte, [0010] - un étape de démoulage de la pièce, et [0011] - une étape de découpe de la masselotte au moyen d'un outil de coupe, et [0012] - alors que la pièce est encore chaude suite à l'étape de démoulage, ledit procédé comporte une étape de refroidissement local d'une portion de la pièce située devant l'outil de coupe, de sorte que ladite portion de la pièce refroidie située devant l'outil de coupe présente une température compatible pour sa découpe par l'outil de coupe. [0013] L'invention permet ainsi, en autorisant la réalisation de la coupe de la pièce à chaud, de supprimer la phase de stockage des pièces pour leur refroidissement et donc d'effectuer les opérations d'usinage des pièces en flux tendu. Il est à noter que le refroidissement local ne vise pas à fragiliser la pièce pour la rendre ductile, ni à protéger l'outil de coupe des hautes températures subies lors de la phase d'usinage, mais uniquement à atteindre le plus rapidement possible la température du matériau compatible avec un procédé de découpe par enlèvement de copeaux. [0014] Selon une mise en oeuvre, la pièce encore chaude présente une température moyenne comprise entre 200°C et 350°C. [0015] Selon une mise en oeuvre, le refroidissement local de la pièce est effectué au moyen d'un fluide de refroidissement projeté sur la portion de la pièce à refroidir. [0016] Selon une mise en oeuvre, le fluide de refroidissement est choisi de façon à être à l'état gazeux pendant ou à l'issue du refroidissement de la portion de la pièce à refroidir. [0017] Selon une mise en oeuvre, le fluide de refroidissement est choisi parmi: l'azote liquide, le dioxyde de carbone, ou de l'air comprimé à haute pression. [0018] Selon une mise en oeuvre, la projection du fluide de refroidissement est effectuée via un ou plusieurs conduits ménagés dans l'outil de coupe et/ou au moyen d'une buse fixée sur l'outil de coupe projetant le fluide de refroidissement sur la portion de la pièce à refroidir. [0019] Selon une mise en oeuvre, la pièce est réalisée dans un alliage d'aluminium. [0020] Selon une mise en oeuvre, la technique de moulage de fonderie est un procédé de moulage par coulée gravité ou autre. [0021] Selon une mise en oeuvre, la pièce moulée est une pièce de moteur thermique, notamment une culasse de moteur thermique. [0022] L'invention a également pour objet une pièce moulée obtenue par la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment défini. 3 [0023] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0024] [fig.1] La figure 1 montre une vue en perspective d'une culasse brute obtenue après moulage et comportant un système dc coulée et des masselottes à retirer en mettant en oeuvre le procédé selon l'invention; [0025] [fig.2] La figure 2 est une vue en perspective d'un diagramme des différentes étapes du procédé selon l'invention; [0026] [fig.3] La figure 3 est une vue en perspective d'un exemple d'outil dc coupe pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0027] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0028] La figure 1 montre une pièce 10, en l'occurrence une culasse de véhicule automobile, obtenue après une étape de moulage 100 par coulée gravité, une étape de démoulage 101, et une étape de dessablage 102 visant à retirer le sable de la pièce 10 (cf. figure 2). La culasse 10 est dc préférence réalisée dans un alliage d'aluminium. En variante, la culasse 10 pourra être réalisée dans un autre matériau métallique dont le choix dépend de l'application envisagée. [0029] La culasse 10 brute présente un système de coulée 11 situé sur une face 12, en l'occurrence la face inférieure de la culasse 10. Ce système de coulée 11 présente une pluralité de canaux 13. En outre, des masselottes 15 s'étendent en saillie depuis une face 16 opposée de la culasse 10, en l'occurrence la face supérieure. La géométrie du système de coulée 11 et des masselottes 15 est déterminée en fonction de la forme particulière de la culasse 10 à réaliser. Les traits référencés LC1, LC2 représentent les lignes de coupe qui devront être suivies par un outil de coupe 18 pour retirer respectivement les masselottes 15 et le système de coulée 11 afin de conserver la partie fonctionnelle de la culasse 10. [0030] 11 est à noter que dans le cas de la mise en oeuvre d'un procédé de coulée basculée, le remplissage du moule par le métal en fusion n'est pas effectué via le système de coulée 11 mais directement via les masselottes 15 tandis que la pièce 10 est basculée au cours de la phase de remplissage du moule. La pièce 10 brute ne comporte alors pas de système de coulée 11 mais uniquement des masselottes 15. [0031] Afin de retirer les masselottes 15 de la pièce brute 10, on effectue une étape de découpe 103 visant à découper les masselottes 15 au moyen de l'outil de coupe 18, tel qu'une scie rotative montrée sur la figure 3 ou une fraise, ou tout autre outil adapté à l'application. Cette étape de découpe 103 est effectuée suite à l'étape de démoulage 101 et de dessablage 102 alors que la pièce 10 est encore chaude. Par "encore chaude", on entend une pièce 10 présentant une température moyenne comprise entre 200°C et 350°C, et valant notamment de l'ordre de 250°C. A l'issue du moulage, la température moyenne de la pièce 10 est de l'ordre de 500°C. La pièce 10 sera donc refroidie par refroidissement naturel ou par refroidissement forcé pour atteindre la plage comprise entre 200°C et 350°C. [0032] Afin d'effectuer la découpe des masselottes 15, le procédé comporte une étape 104 de refroidissement local d'une portion 19 de la pièce 10 située devant l'outil de coupe 18 par rapport au sens de déplacement dudit outil 18, de sorte que la portion 19 de la pièce 10 refroidie située devant l'outil de coupe 18 présente une température compatible pour sa découpe par l'outil de coupe 18. La température de la portion 19 compatible avec sa découpe est inférieure à 60 degrés et est avantageusement de l'ordre de 40 degrés. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 20% autour de cette valeur. [0033] En conséquence, la portion 19 de la pièce 10 refroidie change au fur et à mesure de l'avancement de l'outil de coupe 18 à l'intérieur du matériau de la pièce 10. Cette portion 19 de la pièce 10 à refroidir se situe autour de la ligne de coupe LC1 correspondante des masselottes 15. L'étape de refroidissement local 104 est effectuée de façon concomitante avec l'étape de découpe 103. [0034] La découpe du système de coulée 11 pourra être effectuée de façon analogue suivant la ligne de coupe LC2. [0035] Le refroidissement local de la pièce 10 est effectué avantageusement au moyen d'un fluide de refroidissement 21 projeté sur la portion 19 de la pièce 10 à refroidir, tel que cela est illustré sur la figure 3. Le fluide de refroidissement 21 est choisi de façon à être à l'état gazeux pendant ou à l'issue du refroidissement de la portion 19 de la pièce 10 à refroidir. On évite ainsi d'avoir à prévoir un système d'évacuation du fluide de refroidissement 21 dans le cas où ce dernier serait à l'état liquide. En outre, cela permet de pouvoir réaliser directement des opérations d'usinage sans avoir à essuyer la pièce 10 après la découpe. [0036] Le refroidissement local de la culasse 10 pourra être effectué par cryogénie. Le fluide de refroidissement 21 pourra être choisi parmi: l'azote liquide, le dioxyde de carbone, ou de l'air comprimé à haute pression. [0037] Comme cela est visible sur la figure 3, la projection du fluide de refroidissement 21 pourra être effectuée via un ou plusieurs conduits 20 ménagés dans l'outil de coupe 18 et/ou au moyen d'une buse fixée sur l'outil de coupe 18 projetant le fluide de refroidissement 21 sur la portion 19 de la pièce 10 à refroidir. [0038] Bien entendu, le procédé selon l'invention pourra également être mis en oeuvre avec une pièce 10 moulée autre qu'une culasse 10 de moteur thermique. Le procédé selon l'invention pourra également être mis en oeuvre avec des procédés de moulage à chaud autres qu'un procédé de moulage par coulée gravité. 6