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"Procédé pour fabriquer des pièces conjuguées en fonte"
La présente invention a pour objet un procédé pour fabriquer des pièces conjuguées en fonte. Parmi les nombreux cas pratiques auxquels ce procédé peut être appliqué avantageusement, il convient de citer le cas de la coulée de cylindres,
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notamment de cylindres en fonte dure, cas qui est d'une importance capitale et que l'on envisagera à titre d'exemple dans la description qui va suivre.
Lorsque l'on coule des cylindres, notam- ment des cylindres en fonte dure dont il a été ques- tion ci-dessus, on cherche à obtenir une couche su- perficielle plus épaisse ou plus dure (ce que l'on désignera simplement par "dureté superficielle"); souvent, également, on cherche à obtenir une grande dureté en profondeur, c'est-à-dire la propagation, vers l'intérieur, de la dureté superficielle à de grandes profondeurs et, simultanément, une grande résistance à la rupture c'est-à-dire un noyau suf- fisamment grand dans le sens radial, noyau dont la structure ne soit pas dure et, par conséquent, pas cassante, mais soit plus tenace et présente, par conséquent, une plus grande résistance spécifique à la rupture.
Ce résultat peut, il est vrai, déjà s'ob- tenir lorsque l'on donne au cylindre un diamètre rela- tivement grand ; rencontre, toutefois, de grandes difficultés lors de la fabrication de cylindres de petit diamètre avec des surfaces dures, notamment lorsque l'on désire que cette dureté s'étende à de grandes profondeurs. Or, ce sont précisément de tels cylindres qu'exige l'industrie moderne.
On a déjà cherché par les moyens les plus divers à obvier à ces inconvénients.
L'un des procédés connus consiste à couler préalablement ou à forger le noyau doux (par exemple en fonte grise ou en acier ou en un métal analogue)
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puis à l'introduire dans le moule prévu pour la coulée du cylindre et à l'entourer ensuite, par coulée, de la chemise en matière dure.
Un deuxiéme procédé connu consiste à fabriquer le cylindre par une coulée simultanée dans le moule qui, à cet effet, est divisé par une cloi- son métallique (qui reste ensuite dans la pice de fonte conjuguée avec les parties de laquelle elle se soude) en une chambre pour le noyau et une cham- bre pour la chemise.
Un troisième procédé connu utilise le procédé de coulée par centrifugation pour couler successivement en une seule pièce de fonte les deux matières premières différentes.
D'après un quatrième procédé connu, on coule des chemises en une matière première dure et on les munit, après.. solidification, d'un noyau @ en matière première tenace et ceci par coulée, par traction ou par refoulement.
Un cas particulier de ce procédé con- siste en un procédé également connu d'après lequel on coule d'abord un cylindre et, lorsque la che- mise (qui se solidifie la première) a suffisamment fait prise, on chasse par le haut, hors de l'espace réservé au noyau, le noyau en question qui est encore à l'état liquide pour remplacer sa masse, à l'aide d'une coulée ultérieure, par une matière première tenace qui convient pour le noyau ou enco- re on laisse écouler par le bas, hors de l'espace réservé pour le noyau, la masse encore liquide du noyau en question pour couler le noyau doux ou tenace par le canal de coulée primitif ou par un deuxième canall de coulée dans l'espace susvisé.
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Tous ces procédés connus présentent des inconvénients au point de vue technique, au point de vue de la mise en oeuvre et au point de vue de l'é- conomie, inconvénients auxquels on peut obvier à l'aide du procédé décrit ci-après et faisant l'objet de la présente invention.
Le procédé objet de l'invention consiste: à couler d'abord le noyau doux et tenace à l'em- placement qu'il doit également occuper au cours de la fabrication ultérieure du cylindre, et ceci en introduisant, pour la coulée du noyau seul, un mou- le spécial pouvant être rapidement enlevé par la suite ; à éloigner ce moule aussi rapidement que possible dés que le noyau coulé est suffisamment solidifié à la périphérie pour avoir une certaine tenue, c'est-à-dire pour conserver sa forme indépen- damment du moule, ce qui, ainsi que l'ont montré des essais, est parfaitement réalisable;
finalement à couler la chemise dure (autant que possible sans perte de temps et rapidement) dans l'espace qui sub- siste, d'une part, entre le noyau qui est resté dont l'intérieur est si possible encore liquide mais qui, dans tous les cas, est encore très chaud, et, d'- autre part, la paroi du moule du cylindre déjà mis en place au début ou qui vient seulement d'être placé.
Sur le dessin annexé, on a représenté un exemple d'un dispositif pour fabriquer des cy- lindres conformément au procédé objet de l'inven- tion:
La fig. 1 est une coupe verticale du dispositif pour couler le noyau doux et tenace;
La fig. 2 montre, également en coupe ver- ticale, un dispositif pour couler la chemise autour
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du noyau déjà. coulé représenté en élévation: A l'appui de cet exemple, on va décrire ci-après le nouveau procédé.
On a monté sur un châssis de moulage pour tourillons, châssis d'un type connu,, un tube de coulée a destiné à l'amenée, vers la chambre à noyau b, de la matière première liquide convenable pour le noyau. Par la suite, pour plus de simplicité, on désignera également par la lettre de référence b le noyau lui-même. Un deuxième tube de coulée à est prévu pour la chemise devant être coulée ultérieure- ment. Les canaux des deux tubes de coulée se continuent dans le châssis g dans lequel ils forment, en se prolongeant, des canaux horizontaux h et i.Ces canaux horizontaux h et 1 débouchent - comme c'est l'usage lors de la coulée de cylindres - tangentielle- ment dans les espaces qui leur correspondent, des moules amovibles.
Comme le montre la fig. 1, on place d'a- bord sur le châssis de moulage le moule c délimitant la chambre du noyau b. La masse liquide destinée à former le noyau est coulée dans la chambre précitée par le canal a-h. Lorsque la couche périphérique du noyau b ainsi moulé est suffisamment prise pour que le noyau ait par lui-même une tenue suffisante, c'est-à-dire pour rester debout sans le moule c et pour conserver sa forme, on éloigne le moule en ques- tion le plus rapidement possible. On peut, par exemple, comme on l'a essayé, l'enlever par en haut. Ou bien ce moule consiste, par exemple, en deux ou en un nom- bre plus élevé de coquilles et on enlève ledit moule en désolidarisant les unes des autres les coquilles et en les enlevant.
Lorsque le moule c est enlevé, on
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place rapidement, et si possible sans perte de temps, le moule proprement dit e pour le cylindre, concentriquement au noyau b,sur le châssis de mou- lage g, comme le montre la fig. 2; finalement, on coule immédiatement et aussi rapidement que possi- ble par le canal d-i et dans l'espace! réservé pour la chemise entre, le moule e et le noyau h qui resté doux, la matière liquide destinée à former la chemise.
Il convient, par un remplissage jusqu'en haut dans la tête f' dite tête perdue de veiller à la liberté de retassement de la chemise. Le cylin- dre ainsi coulé, formé du noyau b et de la chemise f (la lettre de référence désigne également la chemise proprement dite) coulée au contact direct de la périphérie dudit noyau, peut ensuite être l'objet, par exemple, d'un refroidissement normal lent.
Dans le cas d'espèce représenté sur le dessin, le moule e prévu pour couler la chemise n'est pas assez grand intérieurement pour pouvoir contenir le moule ± prévu pour le noyau.
Il en résulte qu'on ne peut placer le moule e qu'après avoir éloigné le moule c prévu pour le noyau et après la coulée dudit noyau b, mais il est évident qu'il peut également exister des cas dans lesquels le moule e est suffisamment grand in- térieurement pour pouvoir contenir le moule .2 du noyau. On peut alors mettre en place simultanément les deux moules n et e, ce qui fait qu'il suffit simplement, après la coulés du noyau b, d'enlever le moule c prévu pour ledit noyau pour être en me- sure de pouvoir commencer immédiatement la coulée
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de la chemise f.
L'enlèvement du moule à noyau ¯% ou le remplacement de ce moule par le moule doit avoir lieu rapidement et sans perte de temps, afin que le noyau b. ait conservé de la coulée autant de chaleur propre que possible au moment où l'on coule autour dudit noyau la chemise f, car, dans ces conditions, noyau et chemise sont reliés l'un à l'autre de la manière la plus intime. On favo- rise cette union par le mouvement tournant pro- venant de l'entrée tangentielle de la matière pre- mière, mouvement qui fait circuler pendant la coulée et autour du noyau la matière première li- quide servant à former la chemise.
Cette réunion est de beaucoup plus intime que celle obtenue au cours de la fabrication d'après les procédés con- nus jusqu'à ce jour, procédés par rapport aux- quels le nouveau procédé présente encore l'a- vantage qu'il ne se forme pratiquement pas de ten- sion entre les parties constitutives de la pièce; dans tous les cas ces tensions sont loin d'être aussi grandes.
On utilise comme moule à noyau (moule c) de préférence une coquille, c'est-à-dire un moule métallique et ceci, en raison de l'avan- tage dû à la prise rapide de la couche périphéri- que sans que les couches profondes durcissent pré- maturément et, d'autre part, en raison de l'avan- tage qui résulte du fait qu'il n'y a pas de sable ou de matière analogue adhérant au noyau coulé encore incandescent après que l'on a enlevé le moule. Il est alors inutile de procéder à un nettoyage de la surface périphérique du noyau avant de procéder 'à
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la coulée de la chemise autour dudit noyau. Mais, dans certains cas où on l'estimerait préférable pour une raison ou pour une autre, on peut également utiliser des moules en sable ou en argile.
Le nouveau procédé peut également être avantageusement appliqué dans les cas dans lesquels il convient d'entourer le noyau non seulement d'une partie (chemise) d'une matière ayant une autre nature, mais de deux ou de plusieurs de ces parties en matériaux se différenciant par leur nature, parties et noyau qui sont à réunir en une pièce de fonte.
Lorsqu'on a coulé, après le noyau, la première chemise, on laisse solidifier la couche superficielle de cette chemise, on enlève ensuite le moule, on place le moule pour la deuxième che- mise et l'on coule la deuxième chemise au contact direct de la surface extérieure de la première che- mise encore aussi chaude que possible, etc..
Dans le cas où il faut couler une deu- xième chemise sur la première, le choix du moule pour la première chemise dépend naturellement des mêmes considérations que celles qui ont prévalu pour le choix du moule pour le noyau; ce moule doit notamment favoriser une prise rapide dans la cou- che superficielle et doit pouvoir être enlevé rapi- dement. La même remarque s'applique d'ailleurs au choix du moule de chaque partie qui ne constitua pas la partie la plus externe de la piéce conjuguée à cou- ler.
Le nouveau procédé est aventageux, non seulement pour des cylindres comportant des surfaces cylindro-sphériques, mais également pour des cylin- dres de calibrage.