<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
npROCEDE ET APPAREIL POUR LA ,0'(T.: D3 1.JT ',U-f "2 UTl-L)1!
EMI1.2
La présente invention se rapporte à un procède et 'CI un appareil pour la couléedes métaux et autres.
Suivant l'une dos principales caractéristiques de l'invention, est réalisé un procédé pour la coulée des métaux
EMI1.3
à haute température de fusion et lJarticulièreuGnt du fer et (le l'acier, dans lequel l'opérateur est un ouvrier ordinaire et les produits obtenus sont de haute qualité tandis que le ren- dement de l'installation est excellent. Pour mettre en oeuvre ce procède, ont été combinés une variété d'appareils utiles, dont les détails peuvent être considérablement variés sans
EMI1.4
gçortir adre de l'invention.
<Desc/Clms Page number 2>
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, certains de ces appareils, conformes au procédé suivant la présente invention.
La figure 1 est une coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 2; cette figure comprend également des parties de dispositifs de contrôle et de circuits de contrôle non repré- sentés à la figure 2.
La figure 2 montre un ensemble de dispositifs ou machines à mouler pour la manoeuvre des coquilles d'un moule permanent, d'une poche d'alimentation du moule, de moyens auto- matiques d'alimentation du métal dans la poche, d'un dispositif désigné ici sous le nom de "normaliseur" et d'un dispositif de transport pour amener une pièce moulée terminée au "normaliseur" immédiatement au moment de l'ouverture des coquilles du moule permanent.
La figure 3 est une vue de détail montrant l'arbre d'un mécanisme de réglage et les organes des moyens de contrôle pour manoeuvrer à une cadence déterminée une coquille de la figure 2 relativement à l'autre coquille. Le détail pour la seconde coquille est arrangé de la même façon que celui représentée mais un tel détail additionnel n'a pas été repré- senté pour éviter toute confusion et la représentation de la figure 3 est séparée de celle de la figure 2 pour la même raison. Sur l'arbre du mécanisme de réglage est également mon- tée une came contrôlant un commutateur pour le contrôle addi- tionnel des appareils de l'installation.
Les figures 4 et 5 montrent, sous forme schématique, une disposition d'un groupe d'éléments de moulage automatique et de moyens d'alimentation en métal fondu des poches d'alimen- tation.
La figure 6 .est une vue schématique d'une machine à mouler,¯d'un mécanisme de réglage d'une poche de chargement des
<Desc/Clms Page number 3>
coquilles, de moyens d'alimentation de la poche, de moyens d'amenée du métar moulé au "normaliseur" et du mécanisme con- voyeur pour les noyaux -ce dernier étant utilisable aussi pour enlever les pièces fondues du moule au "normaliseur".
Les figures 7 et 8 sont des vues en plan et de côté, respectivement, de la machine à mouler du "normaliseur" et du convoyeur représenté avec plus de détails qu'à la figure 6, mais avec certaines parties constructives (particulièrement le mécanisme de mesure) enlevées pour plus de clarté.
La figure 9 est un détail d'une partie du mécanisme d'entraînement pas à pas pour le convoyeur représenté aux figu- res 6, 7 et 8 et
La figure 10 est une vue schématique montrant la disposition appliquée pour coordonner les parties automatiques de l'ensemble des appareils sous le contrôle du mécanisme de mesure, à l'exception du mécanisme xxxxxxxx d'alimentation en métal de la poche de chargement des coquilles qui est placée sous le contrôle ..d'un mécanisme de mesure indépendant, l'un de ces mécanismes étant rendu inopérant à certaines périodespar le mécanisme de mesure principal.
En présentant une description complète de l'invention, beaucoup de détails de 1(installation ont été omis, du fait que les hommes de l'art sont eh mesure de trouver rapidement une grande variété de formes d'exécution susceptibles d'en tenir lieu 0'est ainsi que les formes d'exécution, représentées pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, ne sont que de simples exemples suceptibles de nombreuses modifications.
Puisque l'invention est en grande partie constituée par le procédé de conduite des opérations du moulage , les des- sins sont simplement destinés à montrer l'appareillage utile (soit des machines indépendantes, soit appareils statiques). Les
<Desc/Clms Page number 4>
dispositions combinées de ces appareillages sont' décrites sous une ou deux réalisations pratiques pour permettre à quiconque de mettre en oeuvre l'invention comme procédé ou appareils.
Aux figures 1 et 2 est représentée une forme simple de moule permanent (qui peut comporter toutes sortes de cavités de mou- lage) en deux coquilles 1 et 2. Ces deux qoquilles 1 et 2 sont rapprochées et séparées par les mouvements réglés de pistons disposés dans des cylindres opposés 3 et 4. Les tiges de pistons s'étendant depuis les cylindres déplacent des plate- formes 5 qui comportent des galets se déplaçant sur des che- mins 6 montés sur le châssis 7 de la machine, Cette dispo- sition supporte les deux coquilles d'un moule qui sont'ainsi entièrement entourées par l'air à l'exception des points sup- portant la charpente.
Il est clair que par le réglage du fonc- tionnement des pistons, les deux coquilles peuvent être rap- prochées et peuvent s'apppyer l'une sur l'autre pendant une période de temps déterminée et ensuite séparée pendant une période de temps déterminée, ce cycle d'opérations étant répété indéfiniement durant les opérations démoulée rapidement répétées.
Dans la figure 1, la goulotte a pour la cavité du moule est indiquée. Une poche de chargemeht 9 (montée sur des roues et sur une plte-forme de pesage 10 portant des voies de roulement pour les roues) est disposée avec sa gouttière de vidange en coïncidence avec la goulotte a du moule. L'opéra- tion de chargement du moule consiste, au moyen d'une tige 11 actionnée par un piston moteur 11a, à soulever la plate-forme 10 de son bâti fléau en forme de fourche b jusqu'à ce que la gouttière de décharge soit amenée en coïncidence avec la goulotte a.
Ce mouvement de soulèvement de la poche 9 amène, en coïncidence, un orifice d'air sous pression dans sa paroi supérieure avec un tuyau y d'arrivée d'air sous pression et applique, vers le haut, une tige de soupape rappelée élastiquement
<Desc/Clms Page number 5>
de façon à ouvrir la soupape à air normalement fermée dans le tuyau y, comme représenté. L'opération indiquée admet une pression d'air à la poche fermée 9 par l'intermédiaire du tuyau y pour fransvaser, par un refoulement sous pressi on le métal dans la cavité du moule fermé 1-2.
Après une période de temps oonvenable, la poche 9 est abaissée, les deux co- quilles de moule séparées et la pièce moulée tombe du moule dans la glissière 12, grâce à quoi elle se trouve immédiate- ment' transportée, à travers la porte flexible 13, dans le horma "xxxxxxliseur" 14, puis la porte 13 ( comme un volet) ferme ce dernier.
Le poids du métal dans la poche 9, (ainsi que le poids de cette dernière) quand elle est placée sur la plate-forme 10 au-dessus de l'extrémité en forme de fourche b du fléau et le poids de la plate-forme, déterminent l'ouverture de la sou- pape 15 de la poche de coulée 16 par la tige de piéton 17 déplacée dans le cylindre 18. L'équilibrage est tel que la poche 9 est remplie à travers la porte 19, de métal chaud (pourvu que du métal chaud soit également fourni à la poche-16) quand l'alimentation en métal tombe au-dessous d'un certain poids. Ensuite. le poids/de la nouvelle charge agit sur le fléau b pour fermer la soupape 15. Les moyens pour effectuer cette opération, ainsi que ceux pour l'ouverture de lu, porte 19, seront décrits, ci-après, en premier lieu, en référence à la figure 1.
Le mouvement nécessaire de la poche do chargement 9 consiste dans une course vers le haut pour amener sa buse de coulée en coïncidence avec la roulotté a du moule et pour, en même temps, se mettre en communication avec le tuyau d'air ::JOUG pression y et un mouvement vers le bas qui l'écarté des deux coquilles 1 et 2 pour permettre à celles-ci de s'ouvrir.
Le cylindre à air 11a (indiqué schématiquement) actionne un piston @
<Desc/Clms Page number 6>
11 pour produire ces mouvements ascendante et descendant. La porte dechargement 19, amenée par glissement en position .d'ouverture et de fermeture par un électro-aimant d (le fonc- tionnement de ce dernier étant indique par des moyens conven- tionnels pour éviter toute confusion dans les dessins) est amenée (par le mouvement qui provoque la coïncidence avec la Goulotte a du moule) dans une position de fermeture étanche contre des organes de butée en forme d'ailettes 19' s'étendant à partie de la gouttière 20.
Ceci est désirable puisque, en position de chargement du moule, l'air sous pression est admis à la poche 9 et que la porte 19 doit être maintenue fermée hermétiquement.
Quand la¯poche 9 est abaissée, elle repose sur le châssis fléau b (au dessus duquel elle était soulevée par le piston 11). Dans cette position abaissée de la poche 9 reposant sur le fléau, la porte 19 est en position pour s'ou- vrir et la pression d'air du tuyau y est coupée. Le châssis fléau b est pivoté en N et comporte un contrepoids réglable N3 coulissant sur une barre N2. Il est évident que, lorsque le poids de la poche 9 et de son contenu est suffisant, le contrepoids N3 est maintenu élevé et sa tige de commutation n est écartée des contacts n1 et n2. Cette position est la po-. sition normale avec la poche 9 à sa position basse de non chargement du moule. Aussitôt que le métal en fusion nécessite le remplissage dans la poche 9, son poids n'est plus suffisant pour maintenir la tige ou barreau N2 et son contrepoids N3 en position supérieure.
Ainsi, ces organes tombent (soulevant quelque peu la poche 9 vers le haut mais pas assez'pour produite un effet spécial) et les contacts n coiffent les contacts n1, n2 fermant un circuit d'excitation pour l'électro n (pourvu que la commutateur 101 soit fermé et un tel commu- tateur est en position.fermée ou ouverte, respectivement suivant
<Desc/Clms Page number 7>
la position du mécanisme principal de réglage et la position, ouverte ou fermée des coquilles, comme on l'explique plus loin).
L'électro n3 actionne une valve de contrôle o pour mettre en communication le cylindre à air 18 avec une conduite d'alimentation en air sous pression, pour actionner ou lever la soupape 15 ou, quand l'électro est désexcité, pour mettre le cylindre à l'échappement et permettre à la sou- pape 15 de se fermer par gravite. Tout cela apparaîtra de façon évidente par l'examen de la talve et des connexions représentées.
Tels que les organes sont représentée à la fi- gure 1, le cylindre 18 est ouvert à l'échappement sur la conduite d'évacuation, mais quand la tige de soupape de la. soupape o est soulevée par l'électro n3, le fonctionnement met en communication le cylindre 18, avec une source convena- ble de fluide. sous pression, grâce à quoi son piston est actionné pour abaisser la tige de piston 17 et soulever la valve 15 tarée par l'intermédiaire du levier de liaison représenté.
,Un électro-aimant d est intercalé dans le même cir- cuit que l'électro n3. pour ouvrir la porte 19 chaque fois que la soupape 15 est ouverte. L'armature de l'électro d peut être rappelée élastiquement en position de fermeture de la porte quand le circuit de l'électro est muvert. Les moyens simples représentés sont simplement représentatifs du fonction- nement car il est bien évident qu'en réalité des moyens mieux: étudies et plus compliqués sont appliqués dans les formes d'exé- cution étudiées pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vention.
Il sera maintenant clair que, lorsque le débit de métal chaud dans la poche 9 nécessite le remplissage, son manque de poids provoque l'excitation des électros n et d, ce qui provoque l'ouverture de la porte 19 et l'alimentation en métal fondu depuis la poche 16 jusqu'à ce que le poids ajouté @
<Desc/Clms Page number 8>
dans la poche 9 provoque la coupure du circuit des électros, fermant la porte 19 et la soupape 15.
Il est également clair que le réglage du contrepoids N3 sur la barre N2 dé- terminera le chargement complet de la poche 9, Comme xxxxxx il sera précisé plus loin, l'alimentation, en métal fondu dans la poche 16 est placée de préférence sous le contrôle des -opérateurs qui limitent de façon intermittente la poche au moyen d'une poche de coulée montée sur une grue ou autrement déplacée.
De la partie précédente de la description il ressort évidemment que lescoquilles 1 et 2 peuvent être fermées et ouvertes périodiquement (de préférence au moyen d'un dispositif de réglage à décrire) avec un séjour en position fermée assez long pour recevoir une charge de métal fondu depuis la poche 9 et pour suffisamment refroidir ce métal pour permettre d'é- vacuer la pièce' moulée. D'autre part, par la disposition re- présentée à la figure 1, aussitôt que le moule est ouvert, la pièce moulée est immédiatement transportée au "normaliseur" 14.
Il est enoutre évident que ces opérations sont réparties de façon qu'elles puissent être réalisées suivant une cadence déterminée hors du contrôle normal de l'opérateur soit pour l'opération de chargement du moule, soit pour l'opération de remplissage de la poche, soit pour les deux ensemble. La repré- sentation dans les figures 1 et 2 est simple et les raisons de
EMI8.1
cotte xKtpsiE3 simplicité apparaîtront bientôt.
On pourrait même plus simplement faire ouvrir la porte 19 par l'ouvrier surveillant la machine et en remplis- sant fréquemment la poche 9 avec du métal fondu à partir d'une alimentation principale telle qu'une poche manoeuvrée par une grue et qui se déplacerent à partir de l'alimentation d'un cubilot.
Cebque l'on désire par la simple représentation des figures 1 et 2 c'est de montrer la suite des opérations et la disposition
<Desc/Clms Page number 9>
convenable des appareils en conformité avec les caractéri@tiques
EMI9.1
liV,ïli;S coî7.C..':¯,.: ¯ 1a '(' 1 J : 4, - j1 "r, r¯ 1 -' - 4 - ¯ ,¯ l'acier. (Il est bien entendu que les autres métaux similaires ne sont par omis pas plus que les alliages de cuivre ou autres qui fondent à. haute température et dont le traitement/ provoque beaucoup de difficultés).
On prend le fer comme exemple pour exposer les carac- téristiques de l'invention. Dans le fonctionnement d'une ma- chine automatique à mouler, la quantité de métal consommé par les opérations rapides de la machine durant une période de temps, est grande par rapport aux parties métalliques de la machine elle-même. Lorsque le métal manipulé dans la machine est du fer fondu et plus particulièrement lorsque chaque pièce coulée est grande, la quantité de chaleur qui doit être dissipée est énorme. Ces faits sont compris dans un ou plusieurs problèmes définis concernant l'alimentation du métal, le contrôle de sa température et le traitement thermique des pièces moulées durant les diverses opérations, avec des métaux à haute température de fusion.
Dans les figures 1 et 2 on voit qu'il est prévu une poche de chargement qui ne comporte pas de moyens pour maintenir la chaleua du métal ou des opérations de chauffage dans l'ensemble de la machine. On voit clairement que pour actionner la machine, des moyens sont disposés pour remplir en métal et par intermittence la poche et cette opération de remplissage comprend la phase qui consiste à fournir toute la chaleur nécessaire pour maintenir le métal fondu en état pour la coulée. Cette chaleur est entretenue uniquement par l'ali- mentation renouvelée de métal chaud effectuée par intermittence dans la pooge 9. L'avantage,du fait qu'on maintient une grande masse de métal fondu à la température désirée pour couler, en fonderie est largement employé.
Pour cette raison, il est
<Desc/Clms Page number 10>
préférable de ne pas mettre la phase du chauffage en associa- tion étroite avec les phases nécessairement rapides des opéra- tions de moulage. La capacité de la poche par rapport à la capacité des opérations rapides de moulage est choisie dans une porportion telle que, lorsqu'une alimentation en métal chaud, fournie à la poche, est consommée, une alimentation nouvelle est fournie assez rapidement pour éviter toutes les'opérations de réchauffage de la machine.
La capacité de radiations calo- rifiques de la poche 9 est bien connue de sorte qu'il est seu- lement nécessaire de remplir, la poche par intermittence avec une charge de métal chaud pour qu'on reste toujours à une tem- pérature désirée de coulée permettant de compenser les pertes par radiation. Cette charge peut être transportée à partir d'une alimentation principale dans la poche 16 d'alimentation ou directement dans la poche 9.
Une particularité caractériotique de l'invention, sur laquelle il convient d'insister se rapporte à la rapidité de manipulation du métal pendant les opérations de coulée et à l'alimentation, par petites quantités intermittentes,'de rem- plissage pour éviter en principe l'emmagasinement du métal et par suite les opérations de chauffage 'qui sont remplacées par la rapide cadence répétée de' la' coulée comme indiqué. Il est pré- férable de réaliser ce qui précède 'en chargeant'la poche d'une petite quantité par rapport à la quantité coulée de métal de cette poche dans une courte période de temps, Ceci évite un équipement onéreux pour stocker et chauffer le métal dans l'appareil montré par les figures 1 et 2.
La poche 9 peut être établie à bon marché tel que son remplacement n'entraîne que. des frais réduits, de plus l'appareil pour réaliser une très grande production de pièces moulées est essentiellement une machine ne comportant pas.de dispositifs accessoires tels que des moyens de stockage, des équipements de chauffage; ces.
<Desc/Clms Page number 11>
derniers étant remplacés par une station centrale qui alimente un certain nombre de machines à mouler comme indique.
L'importance du "normaliseur" 14 en ce qui concerne la phase de moulage sera maintenant montrée, Sur la figure 1, il est montré clairement que, immédiatement à l'ouverture des coquilles 1 et 2 du moule, le fer moulé tombe du moule dans le "normaliseur" 14. L'opération préférée est de maintenir ensemble les coquilles après la phase de, chargement du moule, juste assez pour que la pièce moulée puisse se supporter elle- même lorsqu'elle est libérée, mais pas au delà de ce poinr requis pour la sécurité. Lorsqu'on libère la pièce moulée, l'intérieur de celle-ci peut être en fusion dans des conditions de moulage (pour les grandes pièces coulées) et seulement la couche superficielle est solidifiée.
On not era que les coquilles du moule sont montées dans une position suspendue et entièrement entourée par l'air, de sorte que la chaleur peut être dissipée excessivement rapidement des coquilles 1 et 2 du moule perma- nent. Le fonctionnement de le machine permet cette rapide dissipation de la chaleur, mais cette perte de chaleur du métal coulé n'est réalisée que pendant une courte période de temps nécessaire pour solidifier suffisamment le métal pour permettre l'évacuation de la pièce moulée. Les demandeurs envisagent particulièrement, avec du fer ou de l'acier, d'évacuer la pièce moulée en principe dans les conditions de température.maximum lui permettant de se maintenir comme une pièce complètement solidifiée.
La pièce moulée est admise dans cet état à l'inté- rieur du "normaliseur" 14. Et, dans ces conditions, elle est refroidie assez lentement dans le "normaliseur" pour assurer, au métal, un traitement thermique fourni par la chaleur du métal de la pièce moulée. Le "normaliseur" peut en quelque sorte être considéré comme un four à recuire. Liais les pièces moulées, suivant le prooédé objet de l'invention (la phase du transfert immédiat depuis le moule jusqu'au "normaliseur") sont d'une
<Desc/Clms Page number 12>
qualité supérieure aux pièces coulées recuites àla manière habituelle.
La raison de ceci est la suivante : lorsque la pièce est formée dans le moule elle n'est pas refroidie ensuite suffisamment à lui instant quelconque (lorsque.le procédé objet de l'invention est appliqué) pour permettre la condition qui nécessite le recuit. C'est-à-dire la structure métallographique du métal ne s'établie pas avec des tensions et, par suite, les tensions sont corrigées par le traitement de recuit ordinaire.
Au. contraire, dans le procédé suivant l'invention, le métal se refroidit uniformément de manière à éviter la phase de tension qui est souvent si préjudiciable aux articles du commerce en fer coulé et qui ne peut pas du tout corrigea uniformément par l'opération du recuit dans la fabrication ordinaire,- Cet exposé de l'avantage du procédé suivant l'invention ne donne pas lieu à une limitation sensible quelconque, du fait que la pièce moulée doit assez refroidie dans le moule pour être expulsée dans un état de cohésion propre à lui conserver sa forme. Dans le refroidissement du fer coulé, le métal qui étaitpréalablement dilaté se contracte.
Il se solidifie (assez pour conserver sa forme) avant qu'il se contracte au volume à partir auquel il commençait à se dilater. Si, dans cet état de solidification (que l'intérieur soit liquide ou non), il est expulsé du moule et qu'il lui soit permis de se refroi- dirassez lentement dans le "normaliseru" 14, le métal ne passe pas par la phase qui nécessiterait un recuit. Cette théorie cependant n'est pas absolument nécessaire aux avantages que procurent l'invention.
On voit que le "normaliseur" 14 est montré simple- ment comme un réceptacle fermé pourvu de parois calorifuges et, de portes flexibles 13 d'extrémité, pour retenir la chaleur des pièces coulées assez pour assurer le long moment de refroi- dissement désiré. La technique du refroidissement dans les fours . à recuire après que le chauffage du recuit a été fourni,
<Desc/Clms Page number 13>
est tellement évidente qu'il n'y a pas lieu d'insister. On fera remarquer simplement que dans le procède objet de l'inven- tion une chaleur suffisante est fournie, d'une manière abso- lument uniforme, au four , par les pièces moulées venant di- rectement du moule, et elle n'est pas obtenue de sources exté- rieures de chaleur.
En d'autres termes, le four de refroidis- sement suivant l'invention est un four à recuire mais ce four est bdénommé "normaliseur" pour le distinguer de la phase de refroidissement des phases ordinaires de recuit. Tandis que l'économe de chaleur, habituellement employée dans les opéra- tions de recuit est importante dans l'opération suivant l'in- vention ; le traitement de chaleur uniforme, donne: aux pièces moulées. est plus Important puisqu'il donne une meilleure qualité aux pièces moulées.
On vient de décrire le "normaliseur" 14 et ses effets sur le moulage du fer et de l'acier suivant le procédé objet de l(invention Il y a des avantages à faire subir un traitement à une température désirée, aux pièces moulées ou autres métaus à très hautes températures de fusion dans lesquels un refroidissement rapide est de préférence à éviter.
La figure 3 illustre, schématiquement, les moyens pour actionner automatiquement chacune des coquilles 1 ou 2 du moule, Le cylindre 3 comporte un piston et des tuyaux 21 et 22 d'arrivée d'un fluide et qui sont reliés aux extrémités opposées du cylindre, Ces tuyaux aboutissent, par une valve de contrôle, de tout type convenable, disposée dans une boîte 23, La. valve particulière de contrôle (non représentée) pour le cylindre 3, peut avoir sa partie mobile actionnéepar un engre- nage 24 qui est entraîné.
en rotatïon, par une crémaillère 25 poussée vers le haut par un ressort 26 et déplacée, vers le bas, par une came 27 clavetée sur l'arbre 28 déplacé angulci- rement au moment convenable, Le mouvement alternatif de haut @
<Desc/Clms Page number 14>
en bas de la crémaillère 25 déplace, en rotation, d'un mou- vement alternatif, l'engrenage 24. Par des lumières appropriées, dans la valve particulière de contrôle reliées aux extrémités des tuyaux 21 et 22, ceux-ci sont alternativement mis en communi- cation avec une pression appropriée d'air et les conduites d'échappement de pression non indiquées.
Le tuyau. 102 est une conduite de pression d'air, de toute source convenable, pour toutes les valves de contrôle qui seront indiquées et gro.upées pour plus de commodité dans la boîte 23.
Dans la position des organes montré.s par la figure 3 les coquilles du moule sont fermées. Si l'arbre 26 est dé- placé en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, la saillie de la came 27 maintiendra l'organe de contrôle dans la position de fermeture du moule pendant une demi révolution environ, puis permettra alors au ressort 26 de soulever la crémaillère 25 qui déplace l'engrenage 25 amenant l'organe de contrôle dans la position d'ouverture pendant une rotation un peu moins grande qu'une demi révolution. Comme l'arbre 28 tourne en concordance suivant un temps déterminé, gar rapport au travail à exécuter, on voit clairement que la coquille 2 est déplacée alternativement en position ouverte et fermée.
La coquille 1 est sous un contrôle similaire, non représenté, mais qui peut évidemment être combiné avec la bofte 23, l'arbre réglé 28 et réglé selon une cadence correspondante.
La came 50 sur l'arbre 28 ouvre le bras oscillant .d'un commutateur 31 d'un circuit qui est un circuit avec des êleo- tro-aimants n3 et d montrés par la figure 1 et cette tige de commutateur contrôle le commutateur indiqué en 101 dans le circuit comportant les électro-aimants n3 et d. Ce commutateur 101 est maintenu ouvert lorsque les clapets de contrôle des pistons 3 et 4 sont dans la position, de fermeture
<Desc/Clms Page number 15>
du moule et est fermé lorsque le moule est ouvert. Par ces moyens de contrôle, il est impossible de verser le métal de la poche 16 lorsque la poche 9 doit être élevée à la position de chargement du moule.
La cadence du mouvement d'élévation et d'abaissement de la poche 9 par le cylindre 11a et le piston 11 (figure 1) est contrôlée par un mécanisme à valve de contrôle appropriée combiné avec la bôite 23 et actionné, par une came de l'arbre réglé 28, d'une manière similaire à l'actionnement du cylindre 3 (figure 3). La disposition de réglage, des différents organes, est clairement indiquée par le diagramme de la figure 10.
Dans les figures 4 et 5 est indiquée en plan et en élévation, une installation à grande production pour la mise en oeuvre de l'invention. Un cubilot 97 et un four 4/sole ouverte 98 montrent respectivement des sources appropriées ou des points d'alimentation de fer et d'acier fondus. Une voie, portant un mécanisme 99 de grue avec poche, s'étend de l'une à l'autre des sources pour permettre l'alimentation à chaque source. Entre ues alimentations sont disposées des séries de postes de moulage qui peuvent être allignés en ran- gées opposées, une près de chaque voie ( une rongée seulement étant indiquée).
Ces postes' sont simplement indiqués par les contours les machines à mouler et des "normaliseurs" 93-90, 94-91, 95-92.
,Une poche de chargement du moule, pour chaque poste, est mon- trée en 100 sur la figure 4. Chaque poche est montrée montée sur roués pour être déplacée sur la voie et pour être amenée sous les coquilles lorsqu'on le désire. Les gouttières d'ali- mentation des poches sont indiquées en 96 et sont similaires à la gouttière 20 (figure 1).
Le fonctionnement normal de chaque groupe, comme -décrit en* accord avec les figures 1 et 2, consomme une charge
<Desc/Clms Page number 16>
unique de métal fondu (dans la capacité du pot de chargement), très rapidement et ces pots peuvent être alimentés, comme montre à la figure 1 par des poches 16 d'alimentation où directement par la manipulation d'une porte d'une poche de chargement de la grue à poche, si on le désire, afin d'éviter la complication de 1'.alimentation automatique, à partir d'une poche 16 d'alimentation, comme dans la figure 1. Mais l'a- limentation automatique à partir de la poche 16 est. préféra- ble, dans beaucoup de cas d'application de.l'invention.
Il est important de noter que même lorsque cette opé- ration manuelle est prévue dans le. projet, l'habileté de l'opé- rateur est pratiquement éliminée dans les phases de coulée,
Dans une installation à production massive, le métal dans la grue 11 poche est continuellement et normalement déchargé; l'a- limentation de cette poche étant effectuée à partir d'un cubi- lot 97 ou d'un four 98. Ainsi, si l'opérateur manque ou laisse passer le temps de remplissage de l'une des poches 100 de chargement, le métal de la charge précédente de ce dernier est consommé et, de toute manière, assez rapidement, pour éviter des mauvaises pièces moulées.
La machine automatique, surveillée par le conducteur de la grue, peut continuer à fonctionner mais ne peut réaliser de pièces coulées. Si elle est alimentée avec du métal de la poche de la.grue de toute manière, les phases de coulée donnent de bonnes pièces coulées, en admettant seu- lement que 1 alimentation principale en métal provenant du cubilot du four ou de la poche de la grue, soit maintenue à , un degré de température désirée pomr la coulée.
Cette dernière est une chose connue, facile à accomplir et sur laquelle on peut compter, tandis que le fait de maintenir la température au moyen d'opérations de chauffage au degré aussi élevé qu'il est requis dans le moulage du fer ou de leader, ou des moyens d'a- limentation à grande réserve formant une partie de la machine
<Desc/Clms Page number 17>
ou appareillage à mouler et place près de chaque groupe, ne sont pas seulement inefficace et dispendieux mais dans certains genres de travaux: absolument prohibitifs.
C'est de fait qui intervient le plus dans le très lent développement du travail des métaux moulés tels que le fer et l'acier sans l'intervention d'une main d'oeuvre expérimentée et le place sous des opérations automatiques et sous le contrôle des procédés à oroduction massive.
Les figures 6, 7 et 8 montrent une disposition d'une machine ou appareil à mouler établi sous une l'orme préférée de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Quelques possi- bilités de l'invention seront mieux comprises en se reportant à ces figures et en comparaison avec ce qui a été indique en référence aux figures 1 à 3.
La figure 6 montre une cubilot 50 d'alimentation en métal fondu. Des roues pour une grue à poche 52 s'étendent du cubilot à un ensemble d'une machine à mouler. Dans cet ensemble d'une machine à mouler, une poche d'alimentation, cro- respondant à la poche 16 de la figure 1 et une poche de chargement, correspondant à la poche 9 et chacune étant ac- tionnée comme décrit, sont représentés. Le pot 52 de la grue maintient alimentér la poche 16 pas les manoeuvres d'un ouvrier.
Cette disposition permet l'opération de chauffage et une grande réserve de métal fondu dans le cubilot 50 au autre -source d'alimentation principale chauffée d'une manière appro- priée comme représentée en 50, une alimentation intermédiaire relativement petite à la poche 16 et une alimentation finale de faible chargement à la poche 9. Par le fonctionnement réguler de la machine à mouler, le métal fondu est toujours disponible, mais les moyens pour le maintenir sous une assez grande quantité, sont placés à distance de la machine automa- tique et comme indiqué par la pratique habituelle de la fonderie
<Desc/Clms Page number 18>
dans laquelle on a du métal disponible de moulage.
On a indiqué ,sur la figure 6, les coquilles 61 et 62 du moule, actionnées par des pistons de cylindres 63 et 64 et les conduites de pression'd'air de chaque cylindre (qui sont similaires à celles montrées par la figure 3) et qui s'étendent jusqu'au mécanisme 70 de contrôle. L'arbre réglé, dans ce dernier mécanisme, est actionné par un engrenage 58a et com- porte des cames pour actionner toutes les valves de contrôle des différents cylindres, comme déjà décrit.
Dans la même figure, on a représenté un "normaliseur" 71 allongé (assez long pour contenir les pièces coulées pour le traitement thermique désiré) à travers lequel un mécanisme convoyeur à ohaîne transporte les pièces moulées, terminées. Un mécanisme identique est employé pour'transporter, d'une manière intermittente, les noyeaux entre les coquilles du moule perma- nent, de sorte que chaque pièce moulée peut être du type à noyau lorsqu'on le désire. Ce mécanisme convoyeur est mieux montré par les figures 7 et 8.
Dans ces figures, les organes de la machine à mouler, tels que les transporteurs de moules sont omis et cette liberté est prise sur le dessin pour éviter une confusion. ûne voie circulaire 80 -(-montée d'une manière appropriée sure un bâti non représenté) passe au-dessus d'une chaîne convoyeuse 81 (figure 8) déplacée par quatre roues à chatne 82, 883, 84 et 85.
L'arbre de la roue 84 à chaîne est l'arbre mené donnant des mouvements intermittents équivalents au déplacement de la chaîne. Ceci peut être accompli en actionnant l'arbre du dispositif à pignons'd'angle, montré par la figure 7 par toute source motrice appropriée représentée Ici, 4 titre d'exem- ple seulement, par une botte d'engrenages 120. Dans cette boîte est une série d'engrenages,reliés à l'extrémité menée d'un arbi ' ? . et l'extrémité menante d'un levier basculant 122.
<Desc/Clms Page number 19>
Ce dernier est basculé périodiquement, par le fonctionnement de la tige 123 du piston, actionnée alternativement par un piston d'un cylindre 124 à air (figure 9). Ce dernier com- porte des conduits 125 et 126 d'air et fonctionne sous le contrôle réglé d'une came qui peut être ajoutée sur l'arbre réglé 28 et d'une valve de contrôle de fonction correspondant à oelle des cylindres 3 et 4 de la figure 1. Le basculement du levier 122 est transmis à un mécanisme à cliquet et rochet d'une botte à engrenages 120 pour actionner les engrenages de celle-ci et l'arbre 121, d'une quantité déterminée dans une direction seulement, mais à des intervalles intermittents désirés.
L'arbre 121 est tourné juste suffisamment dans chaque opération motrice, pour déplacer la chaîne 81, pour transporter un noyau dans la position exacte entre les coquilles . du moule, lorsque celles-ci sont ouvertes et pour transporter une pièce moulée terminée hors des coquillesdu moule lès qu'elles sont ouvertes, vers une position intérieure au "norma- liseur" comme il sera indiqué.
On peut réaliser l'actionnement intermittent désiré de la chaîne convoyeuse 81 suivant une cadence déterminée de diverses manières, par exemple au moyen d'un moteur freiné magnétiquement sous le contrôle d'un commu- tateur à temps déplacé, soit par des contacts, soit par la voie adjacente 80 qui, comme les crochets, se déplace pas à pas, soit par un commutateur actionné par une came reliée au méca- nisle principal de réglage de la machine. On n'ajoutera rien à la clarté de l'exposé en mentionnant d'autres moyens connus pour actionner un arbre tel que 121 suivant un déplacement angulaire d'une valeur déterminée et dans des périodes inter- 'mittentes de temps.
Une série de crochets espacés 87 roulent sur la voie 80 et chaque crochet est relié, d'une manière appropriée et amovible, connue par une fourche élastique 87a disposée
<Desc/Clms Page number 20>
sous un rebord d'une tige 88 pour supporter le poids d'une tige 88 à noyau et sa charge, cette tige est reliée, à la chaîne, pour être déplacée par elle. Chaque tige 88 porto un noyau 89 lorsque le crochet est, déplacé pour venir au- dessus des coquilles 61 et 62 du moule. On comprend que ces tiges 88 sont espacées également autour de la chaîne, à une distance égale à un simple déplacement de la chaîne.
Le cy- lindre 124 actionne le convoyeur d'un mouvement pas à pas contrôlé par le mécanisme de réglage. Ainsi, un noyau est disposé entre les coquilles 61 et 62 du moule lorsqu'elles sont ouvertes, Dans le fonctionnement, les coquilles du moule se ferment, la poche de chargement verser les coquilles du moule s'ouvrent, la pièce noyautée coulée terminée est amenée immédia- tement dans le "normaliseur" 71 par le fonctionnement du convoyage intermittent et le noyau suivant 89 est disposé entre les coquilles du moule pour une opération similaire.
Le "Nor- maliseur" doit avoir une porte flexible (représentée dans la figure 1) ou disposition similaire à chaque extrémité pour recevoir et permettre le passage des pièces moulées terminées et du convoyeur. Le convoyeur, comme montré dans la figure 9, dans une partie de son déplacement, est complètement enveloppé par le "normaliseur" 71.
En outrer le "normaliseur" doit être assez'long pour terminer son traitement thermique lorsque les pièces coulées le quitte dans le fonctionnement normal du convoyeur.±)
Le mécanisme convoyeur s'étend à une grande longueur de déplacement extérieurement au "normaliseur" 71 et loin de la machine à mouler de sorte que les pièces moulées peuvent être convenablement retirées et de nouveaux noyaux placés sur les crochets et reliés à la chaîne 81 par un ou plusieurs ouvriers en station près des parties du convoye hors du "normaliseur".
<Desc/Clms Page number 21>
La figure 10 illustre un diagramme indiquant l'arbre réglé 28 avec les cames 27 et 30 précédemment indiquées et des autres cames z montées sur lui pour actionner les diver- ses valves de contrôle et les dispositifs pour la machine au- tomatique à mouler comme décrit. Chacune des valves contrôlées et chacun des cylindres mentionnés sont indiqués par des réfé- renoes appropriées avec des lignes qui s'étendent [;, la came correspondante.
Des autres accessoires, tels que des moyens pour manipuler les organes permanents desnoyaux, combinés avec le moule permanent, peuvent être réglés d' une manière si- milaire à celle décrite et quelques carnes additionnelles sont indiquées sur l'arbre 28 dans ce but. Ce qui a été dit, employé aveo le dispositif représenté par la figure 5 et le fonctionnement combiné de ces divers moyens peut être facile- ment compris.
On retiendra cependant que l'alimentation en métal fondu de la poche 19 de chargement de la machine n'est pas sous le contrôle de l'arbre principal, réglé 28 sauf dans le sens négatif où la poche 16 ne peut pas avoir sa valve ouverte, à moins que le pot 9 soit dans la position et à llinstant ooulu pour recevoir une chargea Le contrôle positif de la fonction (,qui alimente le métal fondu à, la poche de chargement, dépend du poids du métal dans la poche 9. Cette considération, pour alimenter la poche 9, peut être inutile lorsqu'on considère que le métal fondu doit être alimenté éven- tuellement par intermittence, en quantités relativement petites par rapport aux autres poches 16 ou 9 et cette alimentation peut être, soit automatique, soit manuelle comme décrit.
L'a- limentation en métal et en chaleur de la machine est une même
Opération et la dite opération d'alimentation est, suivant une caractéristique de l'invention, sous le contrôle normal et positif d'ouvriers.
' De la description précédente, on voit clairement la disposition des appareils et des machines pour réaliser le
<Desc/Clms Page number 22>
procédé de moulage perfectionné. Les particularités de la machine à mouler, ses moyens de contrôle, ses moyens' d'alimen- tation en métal et ses accessoires divers peuvent être modifiés par l'homme de l'art dans rxie grande étendue pour réaliser des constructions appropriées combinées pour réaliser les 'buts de l'invention.
La description donnée est caractérisée par les dispositions et buts principaux et subsidiaires dont oertaines dispositions peuvent être employées une partie du temps seule- ment selon la nature du travail à réaliser,
D'après ce qui précède, il est compréhensible que de nombreux types de machines automatiques à mouler les métaux plus particulièrement celles qui n'ont pas été jusqu'alors employées pour la coulée des métaux à haute température de fusion, le mécanisme de réglage à temps, les moyens d'alimen-
EMI22.1
aion.
en mé-al peuvent tous être combinés et assemblés avec de légères modifications évidentes diaprés ce qu'on vient de dire pour réaliser le procédé ou mode opératoire décrite Pour cette raison, il a été jugé inutile d'exposer plus quTune combinaison d'ordre général des éléments considérés comme moyens permettant de réaliser le procédé de moulage et plus particulièrement lorsqu'il s'agit de métaux difficiles à traiter tels que le fer et l'acier qui sont considérés, indé- pendamment de l'habileté des opérateurs par rapport aux tempé- ratures et périodes de temps extrêmement critiques du moulage, aussi bien que dans le traitement thermique d'un tel métal.
EMI22.2
1R âV:
TV CiTTOTT
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
nPROCEDE AND APPARATUS FOR LA, 0 '(T .: D3 1.JT', U-f "2 UTl-L) 1!
EMI1.2
The present invention relates to a method and apparatus for casting metals and the like.
According to one of the main characteristics of the invention, a process is carried out for the casting of metals.
EMI1.3
at high melting temperature and the particularity of iron and (steel, in which the operator is an ordinary worker and the products obtained are of high quality while the efficiency of the installation is excellent. this proceeds, a variety of useful devices have been combined, the details of which can be considerably varied without
EMI1.4
cortir adre of invention.
<Desc / Clms Page number 2>
The appended drawing shows, by way of example, some of these apparatuses, in accordance with the process according to the present invention.
Figure 1 is a section taken on line 1-1 of Figure 2; this figure also includes parts of control devices and control circuits not shown in figure 2.
Figure 2 shows a set of devices or molding machines for operating the shells of a permanent mold, a mold feed ladle, automatic means for feeding the metal into the ladle, a device referred to herein as a "normalizer" and a conveying device for delivering a finished casting to the "normalizer" immediately upon opening the shells of the permanent mold.
FIG. 3 is a detail view showing the shaft of an adjustment mechanism and the members of the control means for operating at a determined rate a shell of FIG. 2 relative to the other shell. The detail for the second shell is arranged in the same way as that shown but such additional detail has not been shown to avoid confusion and the representation of figure 3 is separated from that of figure 2 for the same. reason. A cam is also mounted on the shaft of the adjustment mechanism, controlling a switch for additional control of the devices in the installation.
Figures 4 and 5 show, in schematic form, an arrangement of a group of automatic molding elements and means for supplying molten metal to the supply pockets.
Figure 6 is a schematic view of a molding machine, ¯ of a mechanism for adjusting a loading pocket for
<Desc / Clms Page number 3>
shells, means for feeding the pocket, means for feeding the cast metar to the "normalizer" and the conveyor mechanism for the cores - the latter also being usable for removing the molten parts from the mold to the "normalizer".
Figures 7 and 8 are plan and side views, respectively, of the molding machine of the "normalizer" and of the conveyor shown in more detail than in figure 6, but with certain structural parts (particularly the mechanism of measurement) removed for clarity.
Figure 9 is a detail of part of the stepping drive mechanism for the conveyor shown in Figures 6, 7 and 8 and
Fig. 10 is a schematic view showing the arrangement applied to coordinate the automatic parts of the set of devices under the control of the measuring mechanism, with the exception of the mechanism xxxxxxxx of metal feeding of the loading pocket of the shells which is placed under the control of an independent measuring mechanism, one of these mechanisms being rendered inoperative at certain periods by the main measuring mechanism.
In presenting a full description of the invention, many details of the installation have been omitted, since those skilled in the art are able to quickly find a wide variety of embodiments which may replace them. Thus, the embodiments shown for the implementation of the process according to the invention are only simple examples which can be modified.
Since the invention is largely constituted by the method of conducting the molding operations, the drawings are merely intended to show the useful apparatus (either independent machines or static apparatus). The
<Desc / Clms Page number 4>
Combined arrangements of such apparatus are described under one or two practical embodiments to enable anyone to practice the invention as a method or apparatus.
In Figures 1 and 2 is shown a simple form of permanent mold (which may include all kinds of molding cavities) in two shells 1 and 2. These two shells 1 and 2 are brought together and separated by the regulated movements of the pistons arranged. in opposing cylinders 3 and 4. The piston rods extending from the cylinders move platforms 5 which have rollers moving on tracks 6 mounted on the frame 7 of the machine. This arrangement supports the two shells of a mussel which are thus entirely surrounded by air with the exception of the points supporting the framework.
It is clear that by adjusting the operation of the pistons, the two shells can be brought together and can lean on each other for a determined period of time and then separate for a determined period of time, this cycle of operations being repeated indefinitely during the rapidly repeated demolded operations.
In Figure 1, the chute a for the mold cavity is shown. A load pocket 9 (mounted on wheels and on a weighing plteform 10 carrying rolling tracks for the wheels) is arranged with its emptying gutter in coincidence with the chute a of the mold. The mold loading operation consists, by means of a rod 11 actuated by a driving piston 11a, in lifting the platform 10 from its fork-shaped flail frame b until the discharge gutter is brought into coincidence with the chute a.
This lifting movement of the pocket 9 brings, in coincidence, a pressurized air orifice in its upper wall with a pressurized air inlet pipe y and applies, upwards, a resiliently biased valve rod.
<Desc / Clms Page number 5>
so as to open the normally closed air valve in pipe y, as shown. The indicated operation admits an air pressure to the closed pocket 9 through the pipe y to pass through, by a discharge under pressure on the metal in the cavity of the closed mold 1-2.
After a suitable period of time, the pocket 9 is lowered, the two mold shells separated and the molded part falls from the mold into the slide 12, whereby it is immediately transported, through the flexible door. 13, in the "xxxxxxliseur" horma 14, then the door 13 (like a shutter) closes the latter.
The weight of the metal in the pocket 9, (as well as the weight of the pocket 9) when it is placed on the platform 10 above the forked end b of the beam and the weight of the platform , determine the opening of the valve 15 of the pouring ladle 16 by the pedestrian rod 17 moved in the cylinder 18. The balancing is such that the ladle 9 is filled through the door 19, with hot metal ( provided that hot metal is also supplied to the ladle-16) when the metal feed falls below a certain weight. Then. the weight / of the new load acts on the beam b to close the valve 15. The means for carrying out this operation, as well as those for opening the door 19, will be described hereinafter, firstly, in reference to figure 1.
The necessary movement of the loading pocket 9 consists of an upward stroke to bring its pouring nozzle into coincidence with the rolled up of the mold and, at the same time, to put itself in communication with the air pipe :: JOUG pressure y and a downward movement which separates the two shells 1 and 2 to allow them to open.
The air cylinder 11a (shown schematically) actuates a piston @
<Desc / Clms Page number 6>
11 to produce these upward and downward movements. The loading door 19, brought by sliding into the opening and closing position by an electromagnet d (the operation of the latter being indicated by conventional means to avoid any confusion in the drawings) is brought ( by the movement which causes the coincidence with the chute a of the mold) in a sealed closed position against stop members in the form of fins 19 'extending from the gutter 20.
This is desirable since, in the mold loading position, pressurized air is admitted to the pocket 9 and the door 19 must be kept closed hermetically.
When the pocket 9 is lowered, it rests on the beam frame b (above which it was lifted by the piston 11). In this lowered position of the pocket 9 resting on the beam, the door 19 is in position to open and the air pressure of the pipe is cut off there. The beam frame b is pivoted in N and has an adjustable counterweight N3 sliding on a bar N2. It is obvious that, when the weight of the pocket 9 and its contents is sufficient, the counterweight N3 is kept high and its switching rod n is spaced from the contacts n1 and n2. This position is the po-. Normal sition with the pocket 9 in its low position of no mold loading. As soon as the molten metal requires filling in the pocket 9, its weight is no longer sufficient to maintain the rod or bar N2 and its counterweight N3 in the upper position.
Thus, these organs fall (lifting the pocket 9 upwards somewhat but not enough to produce a special effect) and the contacts n cover the contacts n1, n2 closing an excitation circuit for the electro n (provided that the switch 101 is closed and such a switch is in the closed or open position, respectively depending on
<Desc / Clms Page number 7>
the position of the main adjustment mechanism and the open or closed position of the shells, as explained below).
The electro n3 actuates a control valve o to put the air cylinder 18 in communication with a pressurized air supply line, to actuate or lift the valve 15 or, when the electro is de-energized, to put the cylinder to the exhaust and allow the valve 15 to close by gravity. All this will become evident by examining the talve and the connections represented.
As shown in Figure 1, cylinder 18 is open to exhaust on the discharge line, but when the valve stem is. valve o is lifted by electro n3, operation puts cylinder 18 in communication with a suitable source of fluid. under pressure, whereby its piston is actuated to lower the piston rod 17 and lift the calibrated valve 15 by means of the link lever shown.
, An electromagnet d is interposed in the same circuit as electro n3. to open the door 19 each time the valve 15 is opened. The electro d armature can be elastically returned to the door closed position when the electro circuit is activated. The simple means represented are simply representative of the operation because it is quite obvious that in reality better: studied and more complicated means are applied in the forms of execution studied for the implementation of the process according to the in. - vention.
It will now be clear that when the flow of hot metal into ladle 9 requires filling, its lack of weight causes the n and d appliances to be energized, which causes the door 19 to open and the metal to be fed. fade from pocket 16 until added weight @
<Desc / Clms Page number 8>
in pocket 9 causes the electrical circuit to be cut, closing door 19 and valve 15.
It is also clear that the adjustment of the counterweight N3 on the bar N2 will determine the complete loading of the pocket 9, As xxxxxx will be specified later, the supply of molten metal in the pocket 16 is preferably placed under the control of operators who intermittently limit the ladle by means of a ladle mounted on a crane or otherwise moved.
From the previous part of the description it obviously emerges that the shells 1 and 2 can be closed and opened periodically (preferably by means of an adjustment device to be described) with a stay in the closed position long enough to receive a load of molten metal. from pocket 9 and to cool this metal sufficiently to allow the molded part to be evacuated. On the other hand, by the arrangement shown in Figure 1, as soon as the mold is opened, the molded part is immediately transported to the "normalizer" 14.
It is also obvious that these operations are distributed so that they can be carried out at a determined rate outside the normal control of the operator either for the operation of loading the mold or for the operation of filling the bag, or for both together. The representation in figures 1 and 2 is simple and the reasons for
EMI8.1
simplicity xKtpsiE3 cotte will appear soon.
One could even more simply have the door 19 opened by the worker supervising the machine and frequently filling the pocket 9 with molten metal from a main supply such as a pocket maneuvered by a crane and which moved. from a cupola feed.
What we want by the simple representation of Figures 1 and 2 is to show the sequence of operations and the arrangement
<Desc / Clms Page number 9>
suitable devices in accordance with the characteristics
EMI9.1
liV, ïli; S coî7.C .. ': ¯,.: ¯ 1a' ('1 J: 4, - j1 "r, r¯ 1 -' - 4 - ¯, ¯ steel. (It is indeed it being understood that other similar metals are not omitted more than alloys of copper or others which melt at high temperature and the processing of which causes great difficulty).
Iron is taken as an example to show the characteristics of the invention. In the operation of an automatic molding machine, the amount of metal consumed by the rapid operations of the machine over a period of time is large compared to the metal parts of the machine itself. When the metal handled in the machine is molten iron and more especially when each casting is large, the amount of heat that must be dissipated is enormous. These facts are included in one or more defined problems concerning the feeding of the metal, the control of its temperature and the heat treatment of the castings during the various operations, with metals of high melting temperature.
In Figures 1 and 2 it can be seen that a loading pocket is provided which does not include means for maintaining the heat of the metal or for heating operations throughout the machine. It is clearly seen that in order to operate the machine, means are arranged for intermittently filling the ladle with metal and this filling operation comprises the phase which consists in supplying all the heat necessary to maintain the molten metal in condition for casting. This heat is maintained only by the renewed supply of hot metal effected intermittently in the pooge 9. The advantage of maintaining a large mass of molten metal at the temperature desired for casting in the foundry is largely employee.
For this reason it is
<Desc / Clms Page number 10>
it is preferable not to put the heating phase in close association with the necessarily rapid phases of the molding operations. The capacity of the ladle relative to the capacity of rapid molding operations is chosen in such a proportion that when a supply of hot metal supplied to the ladle is consumed, a new supply is supplied quickly enough to avoid all machine reheating operations.
The heat radiation capacity of bag 9 is well known so that it is only necessary to fill the bag intermittently with a charge of hot metal to always maintain a desired temperature of. casting to compensate for losses by radiation. This load can be carried from a main feed in the feed bag 16 or directly into the bag 9.
A characteristic feature of the invention which should be emphasized relates to the rapidity of handling of the metal during the casting operations and to the feeding, in small intermittent quantities, of filling in order to avoid in principle 'metal storage and hence heating operations' which are replaced by the repeated rapid rate of 'the' casting as shown. It is preferable to accomplish the above by loading the ladle with a small amount relative to the amount of metal cast from that ladle in a short period of time. This avoids expensive equipment for storing and heating the metal. in the apparatus shown in Figures 1 and 2.
The pocket 9 can be established inexpensively such that its replacement only entails. reduced costs, moreover the apparatus for achieving a very large production of molded parts is essentially a machine not comprising any accessory devices such as storage means, heating equipment; these.
<Desc / Clms Page number 11>
the latter being replaced by a central station which supplies a number of molding machines as indicated.
The importance of the "normalizer" 14 with regard to the molding phase will now be shown. In Fig. 1 it is clearly shown that immediately upon opening the shells 1 and 2 of the mold the cast iron falls out of the mold. in the "normalizer" 14. The preferred operation is to hold the shells together after the mold loading phase, just enough so that the molded part can support itself when released, but not beyond. this point required for safety. When the molded part is released, the inside thereof may be molten under molding conditions (for large castings) and only the surface layer is solidified.
It will be appreciated that the mold shells are mounted in a suspended position and completely surrounded by air, so that heat can be dissipated excessively quickly from the shells 1 and 2 of the permanent mold. Operation of the machine allows for this rapid dissipation of heat, but this loss of heat from the cast metal is only achieved for a short period of time necessary to solidify the metal sufficiently to allow the discharge of the casting. The applicants particularly envisage, with iron or steel, to evacuate the molded part in principle under the conditions of maximum temperature allowing it to be maintained as a completely solidified part.
The molded part is admitted in this state inside the "normalizer" 14. And, under these conditions, it is cooled slowly enough in the "normalizer" to ensure, to the metal, a thermal treatment supplied by the heat of the metal. metal of the casting. The "normalizer" can in a way be considered as an annealing furnace. Binding the molded parts, according to the prooédé object of the invention (the phase of immediate transfer from the mold to the "standardizer") are of a
<Desc / Clms Page number 12>
Higher quality than castings annealed in the usual way.
The reason for this is as follows: when the part is formed in the mold it is then not cooled sufficiently at any time (when the method of the invention is applied) to allow the condition which requires annealing. That is, the metallographic structure of the metal is not established with stresses and hence the stresses are corrected by the ordinary annealing treatment.
At. On the contrary, in the process according to the invention the metal cools uniformly so as to avoid the phase of tension which is often so detrimental to articles of commerce made of cast iron and which cannot at all be corrected uniformly by the annealing operation. in ordinary manufacture, - This presentation of the advantage of the process according to the invention does not give rise to any appreciable limitation, because the molded part must cool enough in the mold to be expelled in a state of cohesion proper to keep its shape. In the cooling of the cast iron, the metal which was previously expanded contracts.
It solidifies (enough to hold its shape) before it contracts to the volume from which it began to expand. If, in this state of solidification (whether the interior is liquid or not) it is forced out of the mold and allowed to cool slowly enough in the "normalizer" 14, the metal does not pass through the mold. phase which would require annealing. This theory, however, is not absolutely necessary for the advantages provided by the invention.
It will be seen that the "normalizer" 14 is shown simply as a closed receptacle provided with heat insulating walls and flexible end doors 13 to retain the heat of the castings enough to provide the desired long cooling time. The technique of cooling in furnaces. annealing after annealing heating has been provided,
<Desc / Clms Page number 13>
is so obvious that there is no need to insist. It will simply be pointed out that in the process which is the subject of the invention sufficient heat is supplied, in an absolutely uniform manner, to the oven, by the molded parts coming directly from the mold, and it is not. obtained from external sources of heat.
In other words, the cooling furnace according to the invention is an annealing furnace, but this furnace is called "normalizer" to distinguish it from the cooling phase of the ordinary annealing phases. While the heat saving, usually employed in annealing operations, is important in the operation according to the invention; the uniform heat treatment, gives: to the molded parts. is more Important since it gives a better quality to the castings.
We have just described the "normalizer" 14 and its effects on the casting of iron and steel according to the process object of the invention. There are advantages to subjecting a treatment at a desired temperature, to the molded parts or the like. metals at very high melting temperatures in which rapid cooling is preferably to be avoided.
FIG. 3 illustrates, schematically, the means for automatically actuating each of the shells 1 or 2 of the mold, The cylinder 3 comprises a piston and pipes 21 and 22 for supplying a fluid and which are connected to the opposite ends of the cylinder, These pipes end, through a control valve, of any suitable type, arranged in a box 23. The particular control valve (not shown) for the cylinder 3, may have its movable part actuated by a gear 24 which is driven. .
in rotation, by a rack 25 pushed upwards by a spring 26 and moved, downwards, by a cam 27 keyed on the shaft 28 moved angularly at the suitable moment, The reciprocating upward movement @
<Desc / Clms Page number 14>
at the bottom of the rack 25 moves, in rotation, with a reciprocating movement, the gear 24. By suitable slots, in the particular control valve connected to the ends of the pipes 21 and 22, these are alternately placed in communication with proper air pressure and pressure exhaust lines not shown.
The pipe. 102 is an air pressure line, from any suitable source, for all control valves which will be shown and grouped for convenience in box 23.
In the position of the organs shown in Figure 3 the mold shells are closed. If the shaft 26 is rotated in a clockwise direction, the protrusion of the cam 27 will keep the control member in the closed position of the mold for about half a revolution, then allow the spring 26 to raise the rack 25 which moves the gear 25 bringing the control member into the open position during a rotation a little less than half a revolution. As the shaft 28 rotates in accordance with a determined time, gar relative to the work to be performed, it is clearly seen that the shell 2 is moved alternately into the open and closed position.
The shell 1 is under a similar control, not shown, but which can obviously be combined with the box 23, the adjusted shaft 28 and adjusted at a corresponding rate.
Cam 50 on shaft 28 opens the swing arm of a switch 31 of a circuit which is a circuit with n3 and d electro-magnets shown in figure 1 and this switch rod controls the switch shown. at 101 in the circuit comprising the electromagnets n3 and d. This switch 101 is kept open when the control valves of pistons 3 and 4 are in the closed position.
<Desc / Clms Page number 15>
of the mold and is closed when the mold is opened. By these control means, it is impossible to pour the metal from the ladle 16 when the ladle 9 is to be raised to the mold loading position.
The rate of movement of raising and lowering of the pocket 9 by the cylinder 11a and the piston 11 (figure 1) is controlled by a suitable control valve mechanism combined with the box 23 and actuated, by a cam of the l. adjusted shaft 28, in a manner similar to actuating cylinder 3 (Figure 3). The adjustment arrangement of the various components is clearly indicated by the diagram in figure 10.
In Figures 4 and 5 is shown in plan and in elevation, a large production installation for the implementation of the invention. Cupola 97 and 4 / open hearth furnace 98 respectively show suitable sources or feed points of molten iron and steel. A track, carrying a crane mechanism 99 with pocket, extends from one source to the other to allow power to each source. Between the feeds are sets of molding stations which can be aligned in opposing rows, one near each lane (only one gutted being shown).
These positions are simply indicated by the contours of the molding machines and "standardizers" 93-90, 94-91, 95-92.
A mold loading pocket, for each station, is shown at 100 in Figure 4. Each pocket is shown mounted on wheels to be moved on the track and to be brought under the shells when desired. The pocket feed gutters are indicated at 96 and are similar to gutter 20 (Figure 1).
Normal operation of each group, as described in accordance with figures 1 and 2, consumes a load
<Desc / Clms Page number 16>
single molten metal (in the capacity of the loading pot) very quickly and these pots can be fed, as shown in Figure 1 by 16 feed pockets where directly by manipulating a door of a pocket. loading of the pocket crane, if desired, in order to avoid the complication of automatic feeding, from a feed pocket 16, as in Fig. 1. But the automatic feeding at from pocket 16 east. preferable in many cases of application of the invention.
It is important to note that even when this manual operation is provided for in the. project, the skill of the operator is practically eliminated in the casting phases,
In a mass production plant, the metal in the pocket crane 11 is continuously and normally unloaded; the feeding of this pocket being carried out from a cubicle 97 or from an oven 98. Thus, if the operator misses or allows the time to fill one of the loading pockets 100 to pass, the metal of the previous charge of the latter is consumed and, anyway, quite quickly, to avoid bad castings.
The automatic machine, monitored by the crane operator, can continue to operate but cannot make castings. If fed with metal from the crane ladle anyway, the casting phases give good castings, assuming only that 1 main metal feed from the furnace cupola or the ladle ladle. crane is maintained at a desired degree of temperature for casting.
The latter is a known thing, easy to accomplish and reliable, while maintaining the temperature by means of heating operations at as high a degree as is required in the casting of iron or leader, or large reserve feed means forming part of the machine
<Desc / Clms Page number 17>
or equipment to be molded and placed near each group, are not only inefficient and expensive but in certain kinds of work: absolutely prohibitive.
It is in fact which intervenes most in the very slow development of the working of cast metals such as iron and steel without the intervention of an experienced workforce and places it under automatic operations and under the control. massive oroduction processes.
Figures 6, 7 and 8 show an arrangement of a molding machine or apparatus established under a preferred elm for carrying out the process according to the invention. Some possibilities of the invention will be better understood by referring to these figures and in comparison with what has been indicated with reference to Figures 1 to 3.
Figure 6 shows a molten metal feed cupola 50. Wheels for a pocket crane 52 extend from the cupola to an assembly of a molding machine. In this assembly of a molding machine, a feed pocket, corresponding to pocket 16 of FIG. 1 and a loading pocket, corresponding to pocket 9 and each being operated as described, are shown. The pot 52 of the crane maintains the pocket 16 not being maneuvered by a worker.
This arrangement permits the heating operation and a large supply of molten metal in cupola 50 to the other main power source heated in a suitable manner as shown at 50, a relatively small intermediate feed to ladle 16 and a final feed of low loading to the ladle 9. By the regulated operation of the molding machine, the molten metal is always available, but the means to keep it in a sufficiently large quantity are placed at a distance from the automatic machine and as indicated by usual foundry practice
<Desc / Clms Page number 18>
in which there is metal available for casting.
Figure 6 shows the mold shells 61 and 62, actuated by cylinder pistons 63 and 64 and the air pressure lines of each cylinder (which are similar to those shown in Figure 3). and which extend to the control mechanism 70. The adjusted shaft, in the latter mechanism, is actuated by a gear 58a and comprises cams for actuating all the control valves of the different cylinders, as already described.
In the same figure there is shown an elongated "normalizer" 71 (long enough to contain the castings for the desired heat treatment) through which a chain conveyor mechanism transports the finished castings. An identical mechanism is employed to transport, intermittently, the cores between the shells of the permanent mold, so that each molded part can be of the core type when desired. This conveyor mechanism is best shown in Figures 7 and 8.
In these figures, the parts of the molding machine, such as the mold conveyors are omitted and this freedom is taken in the drawing to avoid confusion. A circular track 80 - (- mounted in a suitable manner on a frame not shown) passes above a conveyor chain 81 (figure 8) moved by four catwheels 82, 883, 84 and 85.
The chain wheel shaft 84 is the driven shaft giving intermittent movements equivalent to the movement of the chain. This can be accomplished by operating the shaft of the angle pinion device, shown in Fig. 7 by any suitable power source shown here, by way of example only, by a gearbox 120. In this case. box is a series of gears, connected to the driven end of an arbi '? . and the driving end of a rocking lever 122.
<Desc / Clms Page number 19>
The latter is periodically tilted, by the operation of the piston rod 123, actuated alternately by a piston of an air cylinder 124 (FIG. 9). The latter comprises air ducts 125 and 126 and operates under the regulated control of a cam which can be added on the regulated shaft 28 and of a function control valve corresponding to that of cylinders 3 and 4. of FIG. 1. The tilting of the lever 122 is transmitted to a ratchet and ratchet mechanism of a gear boot 120 to actuate the gears thereof and the shaft 121, by a determined amount in one direction only, but at desired intermittent intervals.
The shaft 121 is turned just enough in each driving operation, to move the chain 81, to transport a core in the exact position between the shells. from the mold, when opened and for transporting a finished molded part out of the mold shells when opened, to a position inside the "normalizer" as will be indicated.
The desired intermittent actuation of the conveyor chain 81 can be achieved at a determined rate in various ways, for example by means of a magnetically braked motor under the control of a time-shifted switch, either by contacts or by the adjacent path 80 which, like the hooks, moves step by step, or by a switch actuated by a cam connected to the main adjustment mechanism of the machine. Nothing will add to the clarity of the disclosure by mentioning other known means for actuating a shaft such as 121 according to an angular displacement of a determined value and in intermittent periods of time.
A series of spaced hooks 87 roll on the track 80 and each hook is connected, in a suitable and removable manner, known by a resilient fork 87a disposed.
<Desc / Clms Page number 20>
under a flange of a rod 88 to support the weight of a core rod 88 and its load, this rod is connected to the chain to be moved by it. Each rod 88 carries a core 89 when the hook is moved to come above the shells 61 and 62 of the mold. It will be understood that these rods 88 are equally spaced around the chain, at a distance equal to a simple movement of the chain.
The cylinder 124 operates the conveyor in a stepping movement controlled by the adjustment mechanism. Thus, a core is disposed between the shells 61 and 62 of the mold when they are open, In operation, the mold shells close, the loading pocket for the mold shells open, the finished casting cored part is fed immediately into "normalizer" 71 by operation of intermittent conveying and the next core 89 is disposed between the mold shells for a similar operation.
The "Standardizer" should have a flexible door (shown in Figure 1) or similar arrangement at each end to receive and allow passage of the finished castings and the conveyor. The conveyor, as shown in figure 9, in part of its displacement, is completely enveloped by the "normalizer" 71.
In addition the "normalizer" must be long enough to complete its heat treatment when the castings leave it in normal conveyor operation. ±)
The conveyor mechanism extends a great length of travel outward to the "normalizer" 71 and away from the molding machine so that the castings can be properly removed and new cores placed on the hooks and connected to the chain 81 by one or more workers in station near the parts of the conveyor outside the "standardizer".
<Desc / Clms Page number 21>
Figure 10 illustrates a diagram showing the set shaft 28 with the cams 27 and 30 previously indicated and other cams z mounted on it to actuate the various control valves and devices for the automatic molding machine as described. . Each of the controlled valves and each of the cylinders mentioned are indicated by appropriate references with lines extending [;, the corresponding cam.
Other accessories, such as means for manipulating the permanent core members, combined with the permanent mold, can be adjusted in a manner similar to that described and some additional tips are shown on shaft 28 for this purpose. What has been said, employed with the device shown in Fig. 5, and the combined operation of these various means can be readily understood.
It will be remembered, however, that the supply of molten metal to the loading pocket 19 of the machine is not under the control of the main shaft, set 28 except in the negative direction where the pocket 16 cannot have its valve open. , unless the pot 9 is in the position and at the time when to receive a charge. The positive control of the function (, which feeds the molten metal to the charging pocket, depends on the weight of the metal in the pocket 9. This Consideration, to feed the ladle 9, may be unnecessary when considering that the molten metal must be fed possibly intermittently, in relatively small amounts compared to the other pockets 16 or 9 and this feed can be either automatic or manual as described.
The metal and heat supply to the machine is the same
Operation and said feeding operation is, according to a feature of the invention, under the normal and positive control of workers.
'From the preceding description, it is clearly seen the arrangement of the apparatus and machines for carrying out the
<Desc / Clms Page number 22>
improved molding process. The features of the molding machine, its control means, metal feed means and various accessories can be varied by those skilled in the art to a large extent to provide suitable constructions combined to achieve. the 'aims of the invention.
The description given is characterized by the main and subsidiary provisions and purposes of which certain provisions may be used only part of the time depending on the nature of the work to be performed,
From the foregoing, it is understandable that many types of automatic metal casting machines, more particularly those which have not heretofore been employed for casting metals with high melting temperature, the adjustment mechanism at time, the means of
EMI22.1
aion.
in metal can all be combined and assembled with slight modifications evident from what has just been said to achieve the method or procedure described For this reason, it has been considered unnecessary to disclose more than one general combination elements considered as means enabling the molding process to be carried out and more particularly in the case of metals which are difficult to treat such as iron and steel which are considered, independently of the skill of the operators in relation to the extremely critical temperatures and time periods in molding, as well as in the heat treatment of such metal.
EMI22.2
1R âV:
CiTTOTT TV
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.