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"Pewrfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour le moulage en coquille sous pression, notamment pour le moulage des alliages à base de magnésium**.
L'invention est relative aux procédés et dispositifs pour le moulage en coquille sous pression, procédés et disposi- tifs du genre de ceux utilisant, pour exercer la pression, l'action d'un fluide comprimé, et plus spécialement applica- bles au moulage des métaux, alliages ou autres matières sus- ceptibles de s'oxyder à la température de coulée; et elle concerne plus particulièrement (parce que c'est en leur cas que son application paraît devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces procédés et dispositifs, ceux pour le moulage des alliages à base de magnésium, tels que celui dénommé dans le commerce "électron".
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, ces pro- cédés et dispositifs, qu'ils permettent d'éviter toute trans- formation à la surface du bain de fusion sous l'action du flui- de compresseur.
Elle consiste, principalement,
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pour ce qui est des procédés du genre en question, à constituer le fuide comprimé,susceptible de venir exercer sa pression sur la surface du bain de fusion, par un gaz qui soit neutre vis-à-vis de ce bain de fusion, par exemple par de l'ar- gon, et, de préférence, à utiliser, pendant les diverses opé- rations successives de coulée pouvant être effectuées avec un même bain de fusion, la même masse de fluide comprimé, la dé- compression consécutive à une opération de coulée étant obte- nue, par exemple, en mettant à l'échappement un second fluide compresseur tel que de l'air communiquant sa pression au pre- mier pendant la coulée, et,
pour ce qui est des dispositifs pour la mise en oeu- vre desdits procédés -- et notamment dans le cas où la pression du fluide comprimé propre à agir sur le bain est obtenue par l'intermédiaire d'un deuxième fluide tel que de l'air --, à agencer de manière telle, lesdits dispositifs, par exemple, que les deux fluides en question soient contenus dans deux capacités reliées l'une à l'autre par une masse liquide, l'en- semble fonctionnant suivant le principe des vases communicants et assurant ainsi une bonne étanchéité permettant d'éviter des fuites du premier fluide.
Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication (notamment celui pour lequel on l'applique aux pro- cédés et dispositifs pour le moulage en coquille de l'électron), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les installations comprenant de semblables dispositifs.
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Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise,, à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin ne sont, bian entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
La figure unique de ce dessin montre, en vue en coupe schématique, une installation pour le moulage en coquille, par exemple de l'électron, établie conformément à l'invention.
Selon l'invention, et plus particulièrement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accordes la préférence, se proposant, par exemple, de procéder au moulage en coquille de l'électron (étant enten- du que l'invention s'étendrait à toutes autres applications à des alliages différents, mais de propriétés analogues, c'est- à-dire, notamment, s'oxydant facilement à l'air), on s'y prend comme suit, ou de façon analogue, en se basant sur les consi- dérations qui vont être préalablement exposées.
On a déjà proposé, pour divers alliages, d'effec- tuer le moulage sous pression à l'aide d'air comprimé venant agir sur la surface de l'alliage à l'intérieur d'un pot de fusion maintenu convenablement étanche.
Dans le cas particulier d'alliages s'oxydant faci- lement, comma c'est le cas pour l'électron, un tel procédé nécessite des précautions spéciales, étant donné qu'il faut absolument éviter un contact direct entre l'air et la surface du bain. Malgré ces précautions, qui consistent, par exemple, à recouvrir le bain d'un sel approprié ou à faire agir l'air sous pression sur un corps de pompe immergé dans le pot de fusion, et qui sont d'ailleurs d'exécution souvent malaisée et coûteuse, on n'arrive que difficilement à supprimer l'oxy- dation, et à éviter la formation d'une mousse qui peut péné- trer dans les coquilles et altérer les pièces.
Conformément à l'invention, et pour supprimer toute cause de transformation à la surface du bain, on vient exercer
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la pression sur ce bain, non plus à l'aide d'air comprimé, mais à l'aide d'un fluide gazeux qui soit neutre vis-à-vis de l'alliage, ce fluide pouvant être constitué, par exemple, soit par de l'azote, cette solution n'étant toutefois qu'une solution encore relativement imparfaite, l'azote n'é- tant pas absolument inactif vis-à-vis de l'électron, tout au moins à haute température (800 par exemple), soit, de préférence et comme supposé dans ce qui suit, par un gaz inerte du genre de ceux que l'on extrait de la dia- tillation de l'air liquide, par exemple par de l'argon.
On pourrait, pour faire agir ce gaz neutre sur le bain de fusion, se contenter de procéder comme on le fait pour l'air comprimé, c'est-à.-dire opérer à l'aide d'une bouteille de gaz comprimé (avec, éventuellement, détente dans un réser- voir intermédiaire), le gaz étant introduit dans le pot de fu- sion lorsque la coquille a été mise en place, et étant mis à l'échappement une fois l'opération de coulée effectuée.
Mais cette manière de faire, avec un gaz tel que l'argon, pourrait s'avérer onéreuse et il est préférable d'avoir recours à. une dispositiont telle, que, pour les diverses opérations de coulée susceptibles d'être effectuées à l'aide d'un bain de fusion, on puisse uti- liser la même masse de gaz (ou sensiblement), la décompression consécutive à une opération de coulée étant obtenue, par exem- ple, en mettant à l'échappement un second fluide compresseur, tel que de l'air, communiquant sa pression au premier pendant la coulée.
A supposer que l'on ait recours à une telle dispo- sition, on peut établir une installation conforme à l'inven- tion,en procédant de l'une des manières qui vont être indi- quées.
Pour ce qui est, tout d'abord, du pot de fusion et de ses organes annexes, on les agence d'une manière appropriée usuelle, le pot de fusion a étant muni d'un couvercle amovi-
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ble b susceptible d'assurer, en position de fonctionnement,,-, la présence au-dessus du bain d'une capacité convenablement étanche, lequel couvercle on fait traverser, de façon égale- ment étanche, d'une part, par un conduit .± amenant l'argon, et, d'autre part, par un tube de coulée d par exemple central, muni à sa partie supérieure d'un téton e propre à recevoir la coquille et avantageusement agencé, ledit tube, de la manière indiquée dans une demande déposée concurremment à la présente.
La température du bain pourra être maintenue par tous moyens de chauffage appropriés, tels qu'une résistance électrique r (brûleur à gaz, etc.).
Pour ce qui est, maintenant, des moyens propres à permettre de faire,agir sur le bain de fusion une masse d'ar- gon qui doit pouvoir être, à volonté, mise sous pression au moment de la coulée du métal vers la coquille, ou, au contraire, ramenée sensiblement à la pression ambiante avant l'enlèvement de la coquille, une fois la coulée terminée, on peut agencer lesdits moyens de façon telle que le volume offert à la masse d'argon, à l'intérieur d'une capacité ± reliée au pot de fu- sion par le conduit c, puisse à volonté être rendu variable, ce pour quoi par exemple, ou bien on fait déplacer de façon étanche, dans ladite capacité, un piston en contact, sur l'une de ses faces, avec la masse d'argon, et susceptible d'être soumis, sur l'autre face, à une pression d'air variable, ou bien,
suivant une disposition particulièrement inté- ressante notamment parce qu'elle assure une parfaite étanchéi- té, on fait communiquer la première capacité g, contenant l'argon, avec une seconde capacité, et ce par l'intermédiaire d'une masse liquide, l'ensemble fonctionnant suivant le prin- cipe des vases communicants, et l'air étant susceptible d'être admis au-dessus du- liquide dans la deuxième capacité.
Suivant cette dernière disposition, on a recours par exemple à deux réservoirs g et h communiquant entre eux
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par un conduit coudé i et disposés de façon telle que, lorsque la pression est la même dans les deux réservoirs, le niveau d'eau s'établisse à la partie inférieure du réservoir g et à la partie supérieure du réservoir h , lequel est surmonté d(une colonne 1 dans laquelle on peut introduire l'air comprimé pro- venant d'une source d'alimentation quelconque, telle qu'une bouteille j1.
Pour pouvoir assurer en temps voulu l'admission de cet air comprimé, de même que son échappement, on a recours à tous moyens appropriés, de préférence à un même organe tel qu'un robinet k à trois positions correspondant, respectivement, à l'admission, la communication étant alors établie entre la colonne j et la bouteille j1, au maintien de la pression jusqu'à la fin du démoulage, ladite communication étant supprimée, et à l'échappement (position représentée sur le dessin).
Disposant de cet exemple, on prévoit en outre, de préférence, d'une part, sur le réservoir g, un manomètre 1 propre à permettre à l'ouvrier de connaître la pression à chaque ins- tant, cette pression pouvant atteindre, par exemple, une va- leur maximum de 3 kg. (cette valeur maximum, fonction de la pression d'air comprimé dont on dispose, pouvant bien entendu varier dans de larges limites, suivant l'importance des piè- ces à couler, et la valeur de la résistance opposée au passage du métal sur son parcours jusqu'à l'intérieur de la coquille)9 et, d'autre part, sur le réservoir ± et la colonne j, des niveaux d'eau ml et m2 propres à permettre de se rendre compte de la dénivellation qui peut exister, notamment après l'échappement.
Si nécessaire, en outre, en vue d'éviter qu'il ne subsiste, après l'échappement de l'air comprimé, un excédent de pression trop considérable provenant du fait que l'argon s'est échauffé au contact du métal en fusion, on prévoit des
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moyens propres à permettre, après l'échappement, de faire com- muniquer le réservoir g contenant l'argon avec un réservoir d'expansion n, contenant lui-même de l'argon à une pression constante, lesquels moyens on réalise, par exemple, à l'aide d'un robinet monté sur un conduit p1 reliant le réservoir à la cloche n, robinet dont les mouvements sont conjugués de façon appropriée à ceux du robinet k.
Le réservoir d'expansion sera constitué par exemple par une cloche susceptible de recevoir de l'argon d'une bou- teille nl, la pression dans ladite cloche étant par exemple maintenue légèrement supérieure à la pression atmosphérique, de façon à permettre de toujours faire affleurer le métal en fusion à proximité du téton e.
Enfin, dans le cas où le liquide transmetteur de pression est de l'eau, on le recouvre, dans le réservoir g, d'une couche par exemple d'huile, propre à empêcher la disso- lution de l'argon dans l'eau.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisa- tion adopté, on obtient un ensemble dont le fonctionnement est tel que, si on suppose l'alliage introduit dans le pot de fu- sion et amené à. la température de coulée, il suffit, pour cou le% une pièce, de mettre en place la coquille, d'actionner le robinet k pour introduire l'air comprimé dans la colonne h, ce qui provoque la montée du liquide dans le réservoir g, et, par suite, la compression de l'argon, la coulée du métal s'effectuant alors, et, enfin, lorsque cette coulée est terminée -- ce dont on s'aperçoit par les fuites de métal à travers les joints de la coquille ou encore par les indications du manomètre --, de maintenir la pression pendant un temps convenable, d'ailleurs très court,
et de mettre ltair à l'échappement à l'aide dudit robinet k (la communication étant en même temps établie entre le réservoir g et la cloche n) la coquille pouvant alors être
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enlevée.
Un tel ensemble présente de nombreux avantages par rapport aux procédés et dispositifs du genre en question déjà existants, notamment, celui de supprimer toute altération de l'alliage à la surface du bain, et celui de conduire à une exploitation économique puis- que le fluide compresseur utilisé, s'il est coûteux , n'est utilisé qu'en quantité très faible.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties ayant plus spéciale- pont été envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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"Improvements to the processes and devices for die-casting in shell, in particular for the casting of magnesium-based alloys **.
The invention relates to methods and devices for die-casting, methods and devices of the kind using, for exerting the pressure, the action of a compressed fluid, and more especially applicable to molding. metals, alloys or other materials liable to oxidize at the casting temperature; and it relates more particularly (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these processes and devices, those for the molding of magnesium-based alloys, such as that called in the trade "electron".
Its aim, above all, is to make these methods and devices such that they make it possible to avoid any transformation on the surface of the molten bath under the action of the compressor fluid.
It consists, mainly,
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as regards the processes of the kind in question, to constitute the compressed fluid, capable of exerting its pressure on the surface of the molten pool, by a gas which is neutral with respect to this molten pool, for example with argon, and, preferably, to be used, during the various successive casting operations which can be carried out with the same molten bath, the same mass of compressed fluid, the decompression following an operation casting being obtained, for example, by exhausting a second compressor fluid such as air communicating its pressure to the first during casting, and,
as regards the devices for implementing said methods - and in particular in the case where the pressure of the compressed fluid capable of acting on the bath is obtained by means of a second fluid such as air -, to be arranged in such a way, said devices, for example, that the two fluids in question are contained in two capacities connected to one another by a liquid mass, the assembly operating according to the principle of communicating vessels and thus ensuring a good seal to prevent leaks of the first fluid.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to certain modes of application (in particular that for which it is applied to the processes and devices for the shell molding of the electron), as well as certain embodiments of said arrangements; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, to devices of the type in question comprising the application of these same provisions, to special elements specific to their establishment, as well as to installations comprising similar devices.
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And it can, in any case, be well understood, with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawing, which supplement and drawing are, of course, given above all as a guide. indication.
The single figure of this drawing shows, in schematic sectional view, an installation for shell molding, for example of the electron, established in accordance with the invention.
According to the invention, and more particularly according to those of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be granted, proposing, for example, to proceed with the shell molding of the electron (it being understood that the invention would extend to all other applications to different alloys, but of similar properties, that is to say, in particular, easily oxidizing in air), this is done as follows, or in a similar fashion, based on the considerations which will be explained previously.
It has already been proposed, for various alloys, to carry out die casting with the aid of compressed air which acts on the surface of the alloy inside a melting pot which is suitably kept tight.
In the particular case of alloys which oxidize easily, as is the case with the electron, such a process requires special precautions, since it is absolutely necessary to avoid direct contact between air and the gas. bath surface. Despite these precautions, which consist, for example, in covering the bath with an appropriate salt or in making the pressurized air act on a pump body immersed in the melting pot, and which are moreover often carried out difficult and expensive, it is difficult to eliminate the oxidation and to avoid the formation of a foam which can penetrate into the shells and alter the parts.
In accordance with the invention, and to eliminate any cause of transformation at the surface of the bath, one comes to exercise
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the pressure on this bath, no longer using compressed air, but using a gaseous fluid which is neutral with respect to the alloy, this fluid possibly being formed, for example, either with nitrogen, this solution being however only a still relatively imperfect solution, the nitrogen not being absolutely inactive with respect to the electron, at least at high temperature (800 by example), or, preferably and as assumed in what follows, by an inert gas of the kind which is extracted from the dilation of liquid air, for example by argon.
In order to cause this neutral gas to act on the fusion bath, one could be satisfied with proceeding as is done for compressed air, that is to say, operating using a compressed gas cylinder ( with, optionally, expansion in an intermediate tank), the gas being introduced into the melting pot when the shell has been placed, and being exhausted once the casting operation has been carried out.
But this way of doing things, with a gas such as argon, could prove to be expensive and it is preferable to have recourse to. an arrangement such that, for the various casting operations capable of being carried out using a molten bath, the same mass of gas (or substantially) can be used, the decompression following a casting being obtained, for example, by exhausting a second compressor fluid, such as air, imparting its pressure to the first during casting.
Assuming that such an arrangement is used, an installation according to the invention can be established by proceeding in one of the ways which will be described.
As regards, first of all, the melting pot and its ancillary members, they are arranged in a customary suitable manner, the melting pot a being provided with a removable cover.
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ble b capable of ensuring, in the operating position ,, -, the presence above the bath of a suitably sealed capacity, which cover is passed through, also sealed, on the one hand, by a duct . ± bringing the argon, and, on the other hand, by a pouring tube d, for example central, provided at its upper part with a nipple e suitable for receiving the shell and advantageously arranged, said tube, in the manner indicated in an application filed concurrently herewith.
The temperature of the bath can be maintained by any suitable heating means, such as an electrical resistance r (gas burner, etc.).
As regards, now, the means suitable for making, acting on the molten bath a mass of argon which must be able to be pressurized at will when the metal is poured into the shell, or, on the contrary, reduced substantially to ambient pressure before removal of the shell, once the casting is complete, said means can be arranged such that the volume offered to the mass of argon, inside a capacity ± connected to the melting pot by the conduit c, can be made variable at will, for which for example, or else a piston in contact is moved in said capacity in a sealed manner, on one of its faces, with the mass of argon, and capable of being subjected, on the other face, to a variable air pressure, or else,
according to a particularly interesting arrangement in particular because it ensures perfect sealing, the first capacitor g, containing argon, is communicated with a second capacitor, and this by means of a liquid mass, l 'assembly operating according to the principle of communicating vessels, and the air being capable of being admitted above the liquid in the second capacity.
According to the latter arrangement, use is made, for example, of two reservoirs g and h communicating with each other
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by an elbow pipe i and arranged in such a way that, when the pressure is the same in the two reservoirs, the water level is established at the lower part of the reservoir g and at the upper part of the reservoir h, which is surmounted d (a column 1 into which compressed air can be introduced from any power source, such as a bottle j1.
In order to be able to ensure the timely admission of this compressed air, as well as its exhaust, all appropriate means are used, preferably a single member such as a valve k with three positions corresponding, respectively, to the intake, communication then being established between column j and bottle j1, to maintaining the pressure until the end of demolding, said communication being removed, and to the exhaust (position shown in the drawing).
Having this example available, there is furthermore preferably provided, on the one hand, on the reservoir g, a manometer 1 suitable for enabling the worker to know the pressure at each instant, this pressure possibly reaching, for example. , a maximum value of 3 kg. (this maximum value, a function of the compressed air pressure available, can of course vary within wide limits, depending on the size of the parts to be cast, and the value of the resistance opposed to the passage of the metal over its route to the inside of the shell) 9 and, on the other hand, on the reservoir ± and the column j, the water levels ml and m2 suitable for showing the difference in level that may exist, especially after the exhaust.
If necessary, moreover, in order to avoid that there does not remain, after the exhaust of the compressed air, too considerable excess pressure resulting from the fact that the argon has heated up in contact with the molten metal , we are planning
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means suitable for allowing, after the exhaust, to communicate the reservoir g containing the argon with an expansion reservoir n, itself containing argon at a constant pressure, which means are produced, for example , using a valve mounted on a pipe p1 connecting the reservoir to the bell n, the valve whose movements are suitably combined with those of the valve k.
The expansion tank will be formed, for example, by a bell capable of receiving argon from an nl cylinder, the pressure in said bell being for example kept slightly higher than atmospheric pressure, so as to always allow flush with molten metal near the stud e.
Finally, in the case where the pressure transmitting liquid is water, it is covered, in the tank g, with a layer, for example of oil, suitable for preventing the dissolution of argon in the tank. water.
As a result, whatever the embodiment adopted, an assembly is obtained whose operation is such that, if we assume the alloy introduced into the melting pot and brought to. the casting temperature, it suffices, to neck the% a part, to set up the shell, to actuate the valve k to introduce the compressed air into the column h, which causes the rise of the liquid in the tank g , and, consequently, the compression of the argon, the casting of the metal then taking place, and, finally, when this casting is finished - which one notices by the leaks of metal through the joints of the shell or by the indications of the manometer -, to maintain the pressure for a suitable time, which is moreover very short,
and to put the air to the exhaust using said valve k (the communication being at the same time established between the reservoir g and the bell n) the shell can then be
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removed.
Such an assembly has many advantages over existing processes and devices of the type in question, in particular that of eliminating any deterioration of the alloy at the surface of the bath, and that of leading to economical operation since the fluid compressor used, if it is expensive, is used only in very small quantities.
As goes without saying, and as it follows moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application, nor to those of the embodiments, of its various parts. having more special- deck been considered; on the contrary, it embraces all the variants.