Procédé de fabrication de cylindres de type quelconque en un ou plusieurs produits obtenus par oentrifugation.
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garniture tendre, fonte grise ou acier, pour résister à la rupture, s'est développée de plus en plus dans ces dernières années et a été réalisée des manières les plus différentes*
Il est également connu de couler des corps en fonte oompound et plus particulièrement des oylindres avec plusieurs autres métaux dans des moules de oentrifugation ne tournant qu'autour de lTaxe vertical et dans lesquels on coule tout d'abord le métal formant la chemise, puis le métal du noyau. Ce procédé présente toutefois l'inconvénient que le métal de la chemine tend à descendre dans le baa et ne forme pas par suite une chemise d'une épaisseur régulière, la surface intérieure de cette chemise étant parabolique.
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préférence dans un moule horizontal, puis de couler le métal formant le noyau dans un moule vertical.
Toutefois, tous ces procédés dans lesquels on centrifuge la chemise extérieure en position horizontale et l'on fait tourner ensuite la machine en position verticale
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soit par centrifugation, soit avec moule arrêté, pour le lier ensuite avec la chemise extérieure dure, partent d'une idée fausse et n'ont pas encore montré dans la pratique, qu'ils étaient réalisables; selon toute vraisemblance, ils ne
pas
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suivantes; si l'on suppose que la chemise extérieure a été centrifugée tout d'abord horizontalement, elle ne peut pas. être mise en position verticale avant d'être suffisamment durcie, sans quoi elle se tasserait. Mais si l'on attend ce durcissement, on ne peut ensuite obtenir, entre cette
chemise durcie et le métal tendre coulé ensuite, la liaison interne ou la soudure qui est nécessaire pour empêcher par la suite un éclatement total ou partiel de la chemise extérieure par rapport au noyau interne. Pour prévenir ce risque, on a déjà proposé d'autre part soit d'enlever les scories qui auraient pu se rassembler à l'intérieur de la chemise par
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soit d'introduire un agent chimique quelconque entre la chemise et le noyau et de soumettre l'ensemble à la centrifugation pour assurer la liaison voulue entre cette chemise et ce noyau interne.
En dehors de tous les inconvénients ae ce procédé au point de vue pratique, il faut tenir compte également du danger et des frais auxquels il conduit avec des. corps relativement lourds, tels que des cylindres.
Le procédé suivant l'invention présente l'avantage de la simplicité et de la sécurité et a été éprouvé par la pratique. Il repose sur le principe de ne faire centrifuger le cylindre que que verticalement.
Lorsque l'on emploie plusieurs corps, la chemise extérieure est centrifugée spécialement, avec un mélange approprié, la quantité du.: mélange coulé. et le nombre de tours de la machine pouvant être librement déterminée pour
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une résistance déterminée à volonté. La simplicité du procédé suivant l'invention consiste en ce que la machine continue à tourner toujours dans la même position et que le noyau.interne tendre eat coulé au moyen d'un deuxième creuset maintenu prêt, et centrifugé au moment où la surface interne de la chemise centrifugée précédemment et dont la surface externe est déjà durcie, est encore assez fluide ou pâteuse pour qu'une liaison absolument homogène
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noyau interne tendre; des essais pratiques ont montré la réalité de ce fait.
Tandis que dans les dispositifs connus, t'est
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cipalement en fer fondu ou en acier qui est obtenu dans une coquille tournante constamment verticale, la vitesse de rotation étant augmentée régulièrement pendant la coulée de la fonte et amende à sa valeur maximum a la fin de cette coulée, le procédé suivant l'invention concerne avant tout la fabrication d'un corps plein tel que des cylindres, au moyen decoquillea verticales tournantes; le métal n'est coulé que lorsque les coquilles ont atteint la vitesse de rotation maximum calculée préalablement d'apres les dimensions du moule et les propriétés du métal; il est toutefois possible, par ce procédé et d'après le même principe, d'obtenir également des cylindres creux.
Cette vitesse de rotation maximum est maintenue jusqu'à ce que le deuxième métal soit coulé, de manière que la chemise centrifugée en premier lieu soit entièrement parcourue par la deuxième matière et n'ait pas pu se tasser par suite d'une dimunution de la vitesse de rotation. Cette vitesse de rotation n'est réduite ensuite progressivement que lorsqu'il se produit
une soudure des deux matières encore plus ou moins fluides en liaison avec le lingot du moyau, pour assurer finalement , lorsque la vitesse continue à diminuet, la. coulée complète du noyau interne et des deux tourillons.
Les autres procédés connus ne constituent pas non plus des antériorités à la présente invention car ils consistent à partir de la forme parabolique d'où l'on travaille ensuite le corps que l'on désire. Dans le procédé suivant l'invention au contraire, la chemise cylindrique finie est obtenue sans passer par cette force parabolique et sans travail postérieur.
Pour éviter l'inconvénient que la surface interne du cotps creux centrifugé en premier lieu soit un parabole-
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l'invention, par un réglage approprié de la vitesse de rotation en liaison avec les dimensions de la coquille de centrifugation et en fonction des propriétés de la matière fondue, une ligne de séparation de la paroi intérieure pratiquement rectiligne qui peut a volonté engendrer une surface cylindrique ou conique.
ce problème est résolu en versant le métal de la chemise au moment de la vitesse maximum qui a été déterminée par le calcul et en réduisant ensuite cette vitesse d'une certaine quantité déterminée d'après la vites,se de durcissement ou autre propriété physique du métal de coulée; par exemple pour un cylindre de 66 m/m de diamètre et de lOOm/m de longueur, une vitesse de 800 tours à la.minute serait nécessaire. Pour la formation du noyau, la vitesse est réduite proportionnelement et, dans le cas particulier considéré, la vitesse finale est de 200 tours par minute*
Il va de soi que la fonte des cylindres et plus particuliers^ ment pour les cylindres constitués de plusieurs métaux différents, il faudra tenir compte de tous les facteurs indignés par l'expérience, tels que la constitution du mélange en
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métal fondu ainsi que les coquilles., la vitesse de solodification, etc...
Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir, par centrifugation, aussi bien des cylindres en fonte trempée que des cylindres en métal non ferreux ou constitués de plusieurs métaux. Dans les premiers, la chemise extérieure sera constituée de préférence d'un alliage aussi dur que possible avec environ.4 à 4,5 de carbone, 1,5 à 2,5 de
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les deuxièmes, cette chemise extérieure sera. de préférence en acier au nickel-chrome, tandis que le noyau interne
prévu comme sécurité contre le danger de rupture des cylindres en fonte trempée, est constitué d'une fonte
grise tendre ou mieux de fonte d'acier; dans les cylindres en acier, ce noyau sera.presque exclusivement une fonte d'acier tendre. La température de la chemise dure centrifugée en premier lieu, doit, pour les cylindre* en fonte trempée, être le plus élevée passible et d'environ 1400 à 1500[deg.]; pour des cylindres d'acier, elle doit être de 1600 à 1700[deg.] suivant la composition de l'alliage; cette température élevée est destinée à permettre une bonne soudure avec le noyau
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cylindres en métal autre que le fer, la chemise extérieure peut être en cuivre ou en bronze dur et le noyau interne en laiton spécial résistant.
Le fait que, après la coulée du métal ou la centri-
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scories se présentant à sa surface interne supérieure, forment, dans la zone de soudure; des bulles et ne permettent pas par conséquent une liaison intérieure ou une soudure
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aucun sens dans le procédé suivant l'invention car, après la séparation usuelle des scories d'avec la fonte après laquelle il ne doit plus rester' aucune scorie dans la matière mais après laquelle il se présente encore-pratiquement des particules de scories sur la surface intérieure de la chemise, les particules sont entraînées immédiatement par le jet du deuxième produit coulé avant le durcissement final de la surface interne de la chemise et sont chassées à l'intérieur du noyau ou remontées dans le cône de coulée;
en effet, dans le procédé suivant l'invention, le deuxième métal n'est enroulé et centrifugé qu'au moment où la parti interne supérieure de la chemise centrifugée préalablement et déjà durcie extérieurement, est encore assez fluide pour que les petites parties de scories y subsistant puiqqent être entraînées apr le jet de coulée et chassées à l'intérieur du noyau ou repoussées vers le cône supérieur. La meilleure preuve des avantages réels
de ce procédé ont été données dans le pratique*
Même lorsque cela n'est pas absolument nécessaire, il est toujours avantageux de prévoir, dans lé fond du moulai un dispositif de répartition constitué d'un certain nombre decanaux courbea partant du point central où tombe le métal et courbés dans le sens de la rotation du moule de centrifugation, ces canaux servant à conduire en premier lieu le métal de la chemise, puis lea différents métaux destinés à former les couches venant en contact avec cette chemise.
A première vue, on pourrait supposer que le dispositif de répartition suivant l'invention est analogue à
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fond interchangeable formant plaque de serrage. Ceci n'est cependant pas le cas. Tandis que dans ces dispositifs connus la matière: versée doit monter vers le haut à travers un
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dispositif suivant l'invention, de canaux courbés dans le sens de rotation du moule de centrifugation dont le fonctionnemant est tou-a-fait différent.
Le procédé suivant l'invention permet également
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et dans la même coquille contrairement au dispositif qui nécessitait une fabrication spéciale de ces tourillons dans ie , sable. Dans d'autres procédés connus, seule la chemise est obtenue par centrifugation dans un moule en position hori-
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et par suite les tourillons également* sent obtenus par l'ancien procédé suivant lequel le. métal est coulé dans un moule immobile et introduit tangentiellement dans ce moule.
Au dessin annexé, la fige 1 est une coupe longi. tudinale du moule ou coquille pour la fabrication de cylindres. La fig. 2- montre en plan le dispositif de répartition g.
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Process for manufacturing cylinders of any type in one or more products obtained by oentrifugation.
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soft packing, gray cast iron or steel, to resist breaking, has developed more and more in recent years and has been produced in the most different ways *
It is also known to cast oompound cast iron bodies and more particularly cylinders with several other metals in oentrifuge molds which rotate only around the vertical axis and in which the metal forming the jacket is poured first, then the core metal. However, this method has the drawback that the metal of the chimney tends to descend into the baa and consequently does not form a jacket of regular thickness, the inner surface of this jacket being parabolic.
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preferably in a horizontal mold, then pouring the metal forming the core in a vertical mold.
However, all those processes in which the outer jacket is centrifuged in a horizontal position and the machine is then rotated in a vertical position
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either by centrifugation, or with the mold stopped, to then bind it with the hard outer jacket, start from a misconception and have not yet shown in practice that they are feasible; in all likelihood they do not
not
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following; if it is assumed that the outer jacket was first centrifuged horizontally, it cannot. be put in an upright position before being sufficiently hardened, otherwise it will settle. But if we wait for this hardening, we cannot then obtain, between this
liner hardened and soft metal then poured in, the internal bond or weld which is necessary to subsequently prevent full or partial bursting of the outer liner from the inner core. To prevent this risk, it has already been proposed on the other hand either to remove the slag which could have gathered inside the jacket by
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or to introduce any chemical agent between the jacket and the core and to subject the assembly to centrifugation to ensure the desired bond between this jacket and this internal core.
Apart from all the disadvantages of this process from a practical point of view, account must also be taken of the danger and expense to which it entails. relatively heavy bodies, such as cylinders.
The method according to the invention has the advantage of simplicity and safety and has been proven in practice. It is based on the principle of only centrifuging the cylinder vertically.
When more than one body is used, the outer jacket is specially centrifuged with a suitable mixture, the quantity of the mixture poured. and the number of machine revolutions that can be freely determined for
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resistance determined at will. The simplicity of the process according to the invention consists in that the machine continues to rotate always in the same position and that the soft inner core is poured by means of a second crucible held ready, and centrifuged at the moment when the internal surface of the jacket centrifuged previously and whose outer surface is already hardened, is still sufficiently fluid or pasty for an absolutely homogeneous bond
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tender inner core; practical tests have shown the reality of this fact.
While in the known devices, you are
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mainly in molten iron or steel which is obtained in a constantly vertical rotating shell, the speed of rotation being increased regularly during the casting of the cast iron and fine to its maximum value at the end of this casting, the process according to the invention relates to above all the manufacture of a solid body such as cylinders, by means of rotating vertical shells; the metal is only poured when the shells have reached the maximum speed of rotation calculated beforehand from the dimensions of the mold and the properties of the metal; it is however possible, by this process and according to the same principle, to also obtain hollow cylinders.
This maximum speed of rotation is maintained until the second metal is poured, so that the jacket centrifuged in the first place is completely traversed by the second material and has not been able to settle due to a decrease in the volume. rotation speed. This speed of rotation is then gradually reduced only when it occurs
a weld of the two even more or less fluid materials in connection with the ingot of the hub, to ensure finally, when the speed continues to decrease, the. complete casting of the inner core and the two journals.
The other known methods do not constitute prior art to the present invention either because they consist of starting from the parabolic form from which the desired body is then worked. In the process according to the invention on the contrary, the finished cylindrical liner is obtained without going through this parabolic force and without subsequent work.
To avoid the inconvenience that the inner surface of the centrifuged hollow cotps in the first place is a parabola-
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the invention, by an appropriate adjustment of the speed of rotation in conjunction with the dimensions of the centrifuge shell and depending on the properties of the molten material, a line of separation from the substantially rectilinear inner wall which may at will generate a surface cylindrical or conical.
this problem is solved by pouring the metal of the jacket at the moment of the maximum speed which has been determined by the calculation and then reducing this speed by a certain amount determined from the speed, hardening rate or other physical property of the liner. casting metal; for example for a cylinder 66 m / m in diameter and 100 m / m in length, a speed of 800 revolutions per minute would be necessary. For the formation of the nucleus, the speed is reduced proportionally and, in the particular case considered, the final speed is 200 revolutions per minute *
It goes without saying that the melting of the cylinders and more particularly for cylinders made of several different metals, it will be necessary to take into account all the factors outraged by experience, such as the constitution of the mixture in
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molten metal as well as the shells., the rate of solodification, etc ...
The process according to the invention makes it possible to obtain, by centrifugation, both hardened cast iron rolls and rolls made of non-ferrous metal or made of several metals. In the former, the outer jacket will preferably be made of as hard an alloy as possible with about 4 to 4.5 carbon, 1.5 to 2.5 carbon.
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the second, this outer shirt will be. preferably nickel-chromium steel, while the inner core
intended as a safety against the danger of rupture of the hardened cast iron cylinders, is made of a cast iron
soft gray or better of cast steel; in steel cylinders, this core will be almost exclusively a soft cast steel. The temperature of the hard liner centrifuged first, must, for hardened cast iron cylinders *, be the highest permissible and about 1400 to 1500 [deg.]; for steel cylinders, it must be from 1600 to 1700 [deg.] depending on the composition of the alloy; this high temperature is intended to allow a good weld with the core
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cylinders of metal other than iron, the outer jacket may be copper or hard bronze and the inner core of special resistant brass.
The fact that after the metal is poured or the centri-
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slag occurring at its upper internal surface, form, in the weld zone; bubbles and therefore do not allow internal bonding or welding
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no sense in the process according to the invention because, after the usual separation of the slag from the cast iron, after which no slag should remain in the material but after which there are still practically particles of slag on the inner surface of the liner, the particles are entrained immediately by the jet of the second cast product before the final hardening of the inner surface of the liner and are driven out inside the core or up in the casting cone;
in fact, in the process according to the invention, the second metal is not wound up and centrifuged until the upper internal part of the jacket centrifuged beforehand and already hardened externally, is still sufficiently fluid so that the small slag parts remaining there can be entrained after the casting jet and driven inside the core or pushed back towards the upper cone. The best proof of real benefits
of this process have been given in practice *
Even when this is not absolutely necessary, it is always advantageous to provide, in the bottom of the mold, a distribution device consisting of a number of curved channels starting from the central point where the metal falls and curved in the direction of rotation. centrifugation mold, these channels serving to conduct first the metal of the jacket, then lea different metals intended to form the layers coming into contact with this jacket.
At first glance, it could be assumed that the distribution device according to the invention is similar to
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interchangeable base forming a clamping plate. However, this is not the case. While in these known devices the material: poured must rise upwards through a
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device according to the invention, channels curved in the direction of rotation of the centrifugation mold, the operation of which is all-a-fact different.
The method according to the invention also allows
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and in the same shell unlike the device which required a special manufacture of these journals in ie, sand. In other known processes, only the jacket is obtained by centrifugation in a mold in the horizontal position.
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and consequently the journals also * feels obtained by the old process according to which the. metal is poured into a stationary mold and introduced tangentially into this mold.
In the accompanying drawing, the figure 1 is a long section. tudinal mold or shell for the manufacture of cylinders. Fig. 2- shows a plan of the distribution device g.
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