Brevet FR3123579A1 — publié le 20221209

Système de moulage au sable comportant une cuve de moulage (2) liée à une table vibrante (4), une grappe (6) réalisée dans un matériau sublimable comprenant des modèles de pièces à mouler (10), et un dispositif de suspension de la grappe (34) par une extrémité supérieure de cette grappe (6), ce système comportant des liaisons rigides (28) liées à la cuve de moulage (2), formant des appuis de la grappe (34) qui sont complémentaires du dispositif de suspension de cette grappe (34). Figure 1 DISPOSITIF DE MOULAGE AU SABLE AVEC PROCEDE A MODELE PERDU La présente invention concerne un dispositif de moulage au sable avec un procédé à modèle perdu, ainsi qu’un procédé de moulage mettant en œuvre un tel dispositif. Un type de procédé de moulage connu avec modèle perdu, appelé par abréviation « PMP », présenté notamment par le document FR-A1-2955274 utilise une enceinte ou cuve de moulage recevant une grappe suspendue à l’intérieur, sans contact direct avec cette cuve. La grappe réalisée dans un matériau léger qui peut être sublimé, comme une mousse expansée, en particulier un polystyrène expansé, définit les formes des pièces à obtenir, ainsi que différentes formes techniques additionnelles comme le godet de remplissage en partie supérieure, les conduits de remplissage ou des évents d’évacuation des gaz. On réalise ensuite une descente de sable dans la cuve par une trémie supérieure, avec en même temps une vibration de cette cuve posée sur une table vibrante mettant en vibration le sable déposé, pour obtenir un remplissage complet de tout le volume autour de la grappe et un compactage de ce sable lui donnant une homogénéité. On verse enfin dans le godet supérieur le métal en fusion, en particulier une fonte ou un alliage d’aluminium, qui entraîne une sublimation du matériau de la grappe et une coulée du métal dans l’ensemble de son volume, en particulier dans les formes des pièces à obtenir. On réalise enfin après ouverture de la cuve de moulage, un décochage de la grappe sur une table vibrante permettant d’éliminer le sable, qui donne une reproduction en métal de cette grappe. Le procédé présenté comporte de plus un élément de refroidissement disposé dans la cuve de moulage à côté d’endroits particuliers de la grappe, permettant d’obtenir un refroidissement plus rapide du métal à ces endroits donnant des caractéristiques physiques différentes de ce métal. Toutefois dans le cas de pièces complexes à obtenir comportant des passages étroits, par exemple des passages de fluide de refroidissement formés entre deux parois, on obtient sur la grappe représentant ces pièces le même passage étroit entre deux parois du matériau à sublimer. En particulier on peut avoir une paroi extérieure et une paroi intérieure d’un côté du carter de la machine électrique, présentant entre elles un passage étroit de fluide de refroidissement. On a alors lors de la vibration du sable pendant sa descente autour de la grappe, venant d’une énergie transmise par la cuve à l’ensemble du sable contenu à l’intérieur, un risque d’obtenir un amortissement de l’onde vibratoire par les deux parois entourant les passages étroits réalisés dans le matériau sublimable qui est peu rigide, formant un contour isolant sensiblement fermé donnant une mauvaise propagation de l’onde vibratoire à l’intérieur. Les passages étroits entre les parois peuvent être mal remplis et compactés, et poser des problèmes de qualité sur ces parties des pièces moulées. En variante pour améliorer le remplissage des passages étroits, on peut former sur une paroi des perçages aidant le remplissage du sable dans ces passages, et la transmission de la vibration. Dans ce cas il faut prévoir sur la pièce moulée un bossage sur le contour des perçages donnant une épaisseur supplémentaire permettant un usinage, puis la mise en place de bouchons de fermeture, comme des pastilles de dessablage qui sont emmanchées. On ajoute un encombrement plus important sur la pièce, une complexité des opérations, des risques de fuites, et des coûts entraînés par les éléments supplémentaires et les opérations ajoutées. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un système de moulage au sable comportant une cuve de moulage liée à une table vibrante, une grappe réalisée dans un matériau sublimable comprenant des modèles de pièces à mouler, et un dispositif de suspension de la grappe par une extrémité supérieure de cette grappe, ce système étant remarquable en ce qu’il comporte des liaisons rigides liées à la cuve de moulage, formant des appuis de la grappe qui sont complémentaires du dispositif de suspension de cette grappe. Un avantage de ce système de moulage est que les liaisons rigides entre la cuve et la grappe vont entraîner une communication directe de la vibration à cette grappe pendant la descente du sable, en particulier un entraînement vibratoire direct de parois rapprochées devant recevoir le sable entre elles en formant des passages étroits. Ces vibrations directement appliquées aux parois des passages, permettent à la fois une descente du sable remplissant les passages et son compactage. On obtient de manière simple, rapide et économique, sans opération ultérieure sur la pièce moulée et en gardant un encombrement minimum de la pièce, une qualité des passages étroits assurée par un remplissage optimum de sable dans ces volumes des modèles. Le système de moulage selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les liaisons rigides sont indissociables de la cuve de moulage. Dans ce cas, les liaisons rigides peuvent présenter une forme conique qui se rétrécit vers le haut. Avantageusement, les modèles de pièces comportent entre deux cloisons des passages étroits d’épaisseur inférieure à 10mm. Avantageusement, chaque modèle de pièce de la grappe comporte une liaison rigide reliant directement ce modèle de pièce à la cuve de moulage. En particulier, les modèles de pièce peuvent former des carters de machine électrique. Dans ce cas, la grappe peut comporter deux modèles de pièce formant des carters de machine électrique, présentant chacun une forme globalement cylindrique posée verticalement. De plus, avantageusement chaque modèle de pièce comporte une face inférieure plate prévue pour former un bossage annulaire d’extrémité du carter de machine électrique, recevant l’appui de la liaison rigide. L’invention a aussi pour objet un procédé de moulage de pièces avec un système de moulage présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant une étape de dépose de la grappe dans la cuve de moulage comprenant la pose de faces des modèles de moulage directement sur les liaisons rigides. Le procédé peut comporter une étape suivante de fixation de la grappe à la cuve de moulage, dans un godet formé à l’extrémité supérieure de cette grappe. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : présente en coupe axiale un système de moulage selon l’invention prévu pour mouler deux carters de machine électrique ; et présente la vue de dessous d’un des carters de machine électrique. Dans l’ensemble du document les expressions supérieur, inférieur, au-dessus ou en dessous sont relatives à la disposition verticale du système en cours d’utilisation. Les figures 1 et 2 présentent une cuve de moulage 2 comportant une succession de cadres empilés, ouverte sur le dessus, qui est posée sur une table vibrante 4 entraînée par une motorisation permettant de vibrer l’ensemble. Une grappe 6 réalisée par le moulage d’un polystyrène expansé, recouverte d’une résine pour solidifier sa surface, comporte un puit vertical de coulée 12 centré sur l’axe vertical A de la cuve, disposant en partie supérieure d’un godet de remplissage 14 dont l’ouverture tournée vers le haut arrive un peu en dessous du bord supérieur de la cuve 2. La grappe 6 comporte deux modèles identiques de carter de machine électrique 10, formant chacun globalement un cylindre disposé verticalement, qui sont disposés symétriquement de chaque côté du puit de coulée 12, en s’étendant sur une partie basse de la hauteur de la cuve 2. Chaque modèle de carter 10 est relié au puit de coulée 12 par des conduits de coulée 16 qui permettent à partir de ce puits de répartir le métal en fusion sur l’ensemble de la hauteur et du contour du modèle. La cuve de moulage 2 est surmontée par une trémie de réception du sable 30, entourant cette cuve, comportant une grille de passage du sable 32 posée au fond de cette trémie, recevant au milieu de sa face inférieure un doigt gonflable vertical 34 tourné vers le bas formant un dispositif de suspension, qui rentre dans un perçage du godet supérieur 14 de la grappe 6 afin de la centrer et de la suspendre dans la cuve. Chaque modèle de carter 10 comporte une forme cylindrique recevant le rotor de la machine électrique, équipée sur son contour de différentes plaques ou pattes formant des protubérances pour assurer des liaisons vers des équipements ou des fixations de l’ensemble. La partie cylindrique du modèle de carter 10 comporte une paroi intérieure circulaire 20 recevant le stator de la machine électrique serré à l’intérieur, et une paroi extérieure circulaire 22 laissant entre ces deux parois rapprochées radialement un passage de fluide de refroidissement 18 présentant une épaisseur radiale réduite. Le passage de fluide 18 forme un serpentin comprenant une succession de parties axiales reliées entre elles, qui s’étend sur le contour complet du carter afin d’assurer un échange thermique important entre les parties électriques intérieures de la machine électrique générant des calories, et le fluide caloriporteur parcourant ce serpentin. En particulier le passage de fluide de refroidissement 18 peut présenter une épaisseur comprise entre 5 et 10mm, permettant d’assurer des échanges importants avec les parois 20, 22. La cloison inférieure horizontale 24 de la partie cylindrique du modèle de carter 10 comporte un bossage annulaire central 26 d’épaisseur plus importante, prévu pour recevoir un roulement à billes de fixation du rotor, qui présente une face inférieure plate horizontale dépassant légèrement en dessous de cette paroi. La cuve de moulage 2 reçoit sur son fond plat deux supports verticaux rigides 28 réalisés en acier, présentant chacun une forme qui s’élargit vers le bas avec un angle permettant une descente et un tassement du sable autour de ces formes. En particulier les supports rigides 28 peuvent présenter une forme légèrement conique. Chaque support rigide 28 présente une surface supérieure circulaire horizontale recevant l’appui de la face inférieure du bossage annulaire central 26 de modèle de carter 10. Le procédé de moulage de carter de machine électrique est le suivant. On installe la grappe 6 en posant les faces inférieures des bossages annulaires 26 de chaque modèle de carter 10 en appui sur les supports verticaux 28, de manière à assurer une liaison par l’intermédiaire de ces supports rigides entre chaque modèle et le fond de la cuve de moulage 2 fixé sur la table vibrante 4. On maintient la partie supérieure de la grappe 6 en introduisant le doigt gonflable vertical 34 dans le perçage supérieur du godet 14, puis en le gonflant ce qui assure le centrage de cette grappe. Ensuite le sable est déversé par gravité dans la trémie 30 pour passer au travers de la grille d’entrée 32, la vibration de la cuve de moulage 2 étant activée en même temps pour faciliter la descente du sable en le répartissant dans tout le volume et en le tassant, jusqu’à l’arrivée au niveau supérieur 36 situé à la hauteur du godet 14. La liaison rigide directe de chaque modèle de carter 10 avec la table vibrante 4, par l’intermédiaire du fond de cuve 2 et de son support rigide 28, transmet à toutes les parois 20, 22 de ces modèles une forte énergie vibratoire. En particulier la vibration des parois intérieure 20 et extérieure 22 des modèles 10, venant du support rigide 28 en passant par la cloison inférieure du carter 24 formant une liaison courte et peu flexible, présente un niveau d’énergie élevé qui se communique au sable descendant dans les passages de fluide étroits 18 disposés entre elles. On obtient un bon remplissage et compactage du sable contenu dans les passages étroits 18, qui assure la qualité de la fonderie dans ces zones délicates. On notera que chaque modèle de carter 10 de la grappe 6 comportant son propre support rigide 28 venant directement sur ce modèle, sans passer par l’intermédiaire de conduits de coulée 16 ou du puit de remplissage 12, on obtient la meilleure transmission de la vibration sur ces modèles. D’une manière générale on peut utiliser le système de moulage selon l’invention pour tous types de moulage au sable, en particulier des moulages de fonte d’acier ou d’alliage d’aluminium, avec des liaisons rigides 28 entre la cuve 2 et la grappe 6 qui peuvent venir sur cette grappe suivant toutes les directions. Les liaisons rigides 28 peuvent venir en particulier sur le dessous, les côtés ou le dessus des modèles de pièces 10. Système de moulage au sable comportant une cuve de moulage (2) liée à une table vibrante (4), une grappe (6) réalisée dans un matériau sublimable comprenant des modèles de pièces à mouler (10), et un dispositif de suspension de la grappe (34) par une extrémité supérieure de cette grappe (6), caractérisé en ce qu’il comporte des liaisons rigides (28) liées à la cuve de moulage (2), formant des appuis de la grappe (34) qui sont complémentaires du dispositif de suspension de cette grappe (34). Système de moulage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liaisons rigides (28) sont indissociables de la cuve de moulage (2). Système de moulage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les liaisons rigides (28) présentent une forme conique qui se rétrécit vers le haut. Système de moulage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modèles de pièces (10) comportent entre deux cloisons (20, 22) des passages étroits d’épaisseur inférieure à 10mm. Système de moulage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque modèle de pièce (10) de la grappe (6) comporte une liaison rigide (28) reliant directement ce modèle de pièce (10) à la cuve de moulage (2). Système de moulage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modèles de pièce (10) forment des carters de machine électrique. Système de moulage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la grappe (6) comporte deux modèles de pièce (10) formant des carters de machine électrique, présentant chacun une forme globalement cylindrique posée verticalement. Système de moulage selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque modèle de pièce (10) comporte une face inférieure plate prévue pour former un bossage annulaire d’extrémité du carter de machine électrique (26), recevant l’appui de la liaison rigide (28). Procédé de moulage de pièces avec un système de moulage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de dépose de la grappe (6) dans la cuve de moulage (2) comprenant la pose de faces des modèles de moulage (10) directement sur les liaisons rigides (28). Procédé de moulage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte une étape suivante de fixation de la grappe (6) à la cuve de moulage (2), dans un godet (14) formé à l’extrémité supérieure de cette grappe (6).