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" Perfectionnements au moulage d'éléments de revêtement de routes ou d'autres produits oomportant des surfaces résis- tantes ".
La présente invention se rapporte à la fabrioation des pièces coulées devant posséder des surfaces d'usure résistantes ou dures et, en particulier, aux éléments en fonte pour la construction de routes, aux couvercles de puisards et aux autres éléments destinés à former des surfaces de routes ou des parties de oelles-oi sujettes à l'usure par suite d'un trafic intense.
Des expériences effectuées en vue d'obtenir des pièces ooulées convenant à cet effet, o.à.d., des pièces ooulées aveo une dure surface d'usure, les plus légères possible et suffi- samment robustes pour résister aux ohoos violents,ont montré, que pour éviter la fendillement il est néoessaire d'employer dedla fonte grise douoe. L'obtention d'une surface d'usure résistante par l'emploi des moules permanents oonnus, provo quant une trempe au cours de la ooulée, s'aooompagne,
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toutefois, d'inconvénients sérieux en ce sens qu'il se produit un durcissement des surfaces qui doivent rester douoes et l'affaiblissement de toute la pièce ooulée.
La présente invention a pour but de surmonter ces inocn- vénients, et pour l'objet, des éléments de route en fbnte perfeotionnés et d'autres éléments de l'espèce susmentionnée de même que des prooédés de fabrication de tels éléments.
L'invention réside en un élément de route,un couvercle de puisard ou autre élément de surface ou élément de pavage de route, comprenant un corps en fonte avec une su rfaoe de roulage durcie, et , en outre, en un revêtement de route ou analogue en fonte aveo éléments formant une surface de roulage durcie localement au cours de la ooulée.
L'invention a,de plus, pour objet, un procédé de fabrioation en fonte des éléments de route ou d'autres pièces coulées de l'espace susmentionnée, qui oomprend un durcissement localisé de la surface d'usure, au cours de la coulée, de même qu'un prooédé de fabrication selon l'alinéa préoédent, comprenant une trempe looalisée et/ou un traitement chimique des surfaces d'usure au cours de l'opération de ooulée.
L'invention réside en outre dans la fabrication des éléments de route ou analogue selon l'un ou l'autre des alinéas préoé-- dents, oomprenant l'emploi des moules de fondrie composés en métal et en sable.
Elle oonsiste, en outre, dans la fabrication selon les alinéas préoédents, comprenant l'emploi de masses métalliques réparties dans un moule de fonderie rempli de sable,dans les endroits de ce moule oorrespondant aux surfaces d'usure du produit coulé.
L'invention consiste encore dans la fabrication selon l'un des quatre alinéas précédents,comprenant le traitement des parties de moule qui correspondent à la surface ou aux surfaces d'usure du produit à oouler,par des éléments ou des combinaisons propres à provoquer un durcissement local du métal ooulé,pa.r un
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changement de sa oomposition ohimique.
L'invention réside, en outre, dans les procèdes et appareils perfeotionnés ayant trait au moulage des éléments de surface de routes et aux moules pour ces derniers,ainsi qu'il est indiqué en substance ci-après.
Elle se rapporte également aux pièces coulées obtenues par les prooédés décrits et aux éléments coulés de revêtement de route ou analogues, comportant des surfaces résistantes,lorsqu'ils sont réalisés conformément à la description ci-après.
Dans les dessins oi-annexés:
Fig. 1 est une vue en plan d'une moitié d'une forme de réalisation d'un élément de route, à la coulée duquel peut être appliquée la présente invention.
Fig. 2 est une vue en plan du dos de l'élément représenté 8. la figure 1.
Fig. 3 représente en élévation latérale ce même élément,par* tiellement en coupe selon la ligne 3-3 de la Fig. 2.
Fig. 4 représente une vue par en bas du châssis inférieur d'un moule oonvenant pour le moulage des éléments de l'espèce représentée aux Fig. 1 à 3, le dispositif provoquant la trempe étant en place.
Fig. 5 représente en coupe selon la ligne 5-5 le moule représenté à la Fig. 4, aveo le châssis supérieur placé et l'ensemble damé et préparé en vue de l'opération de ooulée.
Fig. 6 est une vue en plan du châssis inférieur du moule après le damage et avant le placementdu châssis supérieur.
Fig. 7 est une coupe selon la ligne 7-7 de la Figure 4 du châssis inférieur damé.
Fig. 8 est une vue en perspective d'une fonne de réalisation modifiée du dispositif de trempe.
Dans la forme de réalisation convenable de l'invention appliquée au moulage des éléments de route d'un modèle représenté aux Fig. 1 à 3, o.à.d., oomportant un oôté inférieur creux a muni des nervures de renforcement radiales 1 et d'un rebord ou
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paroi c, et pourvu des saillies ou reliefs antidérapants d, pouvant être de forme rombique et formant une surface d'usure ou chemin de roulage s'étendant sur la face supérieure des éléments, le moulage se fait dansun moule de fonderie oomposé en sable et métal tel que représenté aux Fig. 4 à 7.
Le moule qui est employé de manière telle que l'élément est ooulé dans sa position retournée, est subdivisée d'une ma- nière oonvenable selon un plan x-x correspondant à la surface inférieure ou la base o' de l'élément. Une partie e du moule, oelle qui délimite l'intérieur oreux ou côté inférieur de l'é- lément aveo ses nervures de renforcement b est préparée en sa- ble de la manière habituelle, tandis que l'autre, la partie 1 correspondant à la surface d'usure de l'élément,est formée en partie en sable et en partie en ooquilles métalliques en forme de corps massifs gl en fonte ou en autre métal approprié,dont la répartition correspond à celle des saillies d devant être réalisées sur les éléments.
Ainsi qu'il est représenté, les ooquilles font partie d'une grille ou oadre en fonte g composée de pièces prismatiques gl placées de manière que leurs axes soient parallèles et réu- nies l'une à l'autre de la même,-manière que les saillies susdi- tes, à l'aide des entretoises g2 ; ce cadre peut être introduit dans un moule et y être supporté d'une manière appropriée,de préférenoe, par des oreilles h réglables en hauteur de manière que les extrémités g3 des masses gl représentent une série de surfaces saillantes eomplémentaires des surfaces des saillies ou reliefs devant être formés sur l'élément.
Lorsque une unité pareille est placée dans le moule en oontaot avec le modèle,et le sable de moulage est damé das le moule à l'intérieur et au- tour de ces derniers, le moule est prêt pour la ooulée de manière @ telle que le fond à de @ des empreintes restées, ainsi qu'il est visible à la fig. 6, après l'enlèvement du modèle pour lesdits saillies ou reliefs coïncide aveo la surface de bout
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g3 découverte de l'une des dites pièces prismatiques g1.
Le modèle étant enlevé et les châssis du moule assemblés correctement de la manière représentée, par ex., à la fig. 5, on peut procéder à la coulée du métal. pendant oettè opération l'action des corps métalliques g1 consiste à tranper et donner de la dureté à la matière se déposant dans les cavités en j pour former des reliefs ou saillies et, plus spéoialement,à la surface supérieure ou surface d'usure de ces dernières.
Au lieu d'une grille ou cadre telle que représentée aux fig. 4 à 7, les ooquilles peuvent, pour permettre le moulage d'éléments de toute dimension, être constituées par des groupes de pièces pyramidales ,tels que représentés à la fig. 8. Un ensemble unitaire convenant à un tel but comprend, par ex., 7 oorps réunis par des entretoises g2 ; dans certains cas la distance entre les faces opposées g3 et g4 peut être telle que lorsque les faoes g4 sont placées au niveau du fond du châssis f, c.à.d. qu'elles reposent directement sur le support de ce châssis, ou bien sur le fend, le rebord ou autre partie de ce dernier, les faoes g3 se trouvent à une hauteur convenable dans ce châssis sans qu'on soit obligé à recourir à des dispositifs de réglage en hauteur.
Il est préférable d'enduire ou de traiter d'une autre manière appropriée les extrémités découvertes des corps métalliques ou coquilles dans le moule confectionné, avant que le métal y soit coulé, par exemple par de la fleur de soufre ou par tout autre substance propre à déterminer ou à accélérer , en ces endroits, le changement requis de la composition chimique du métal de la pièce ooulée, en empêohant ,par ex., la formation de carbone graphitique sur les surfaces d'usure et en leur oonférant une dureté par l'augmentation de la teneur en carbone combiné à ces endroits.
A titre d'exEmple., on fond du soufre dans un récipient approprié, on ohauffe les coquilles du moule, à moins qu'elles soient restées encore ohaudes depuis la ooulée préoéden-
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te, et l'on étend ensuite rapidement du soufre fondu sur les portions du moule oorrespondant aux reliefs de ma- nière à former une pellicule dont l'épaisseur peut être limitée à 1/32" Dans un cas pareil le soufre est ab- sorbé par le métal pendant la ooulée et se combine ohimi- quement avec une partie de fer la plus rapprochée de la ooquille pour former du sulfure de fer.
Ce dernier passe à l'état de solution et) agissant de manière à oontreoar- rer la formation de carbone graphitique, retient le oarbo- .ne à l'état oonbiné ce qui provoque, par conséquent, un durcissement looal des saillies de la pièce moulée. Le sulfure de fer est en lui-même un agent de durcissement et. l'effet additionnel du carbone combiné donne à la saillie la surface d'usure augmentée requise.
L'aotion de soufre n'est toutefois apparente que sur une portiop de la saillie, le reste de la pièce ooulée restant à l'état de fonte grise serrée d'une résistance normale.
Dans une variante, le soufre est fondu dans une ou- vette plate et le moule à ooquilles est ensuite trempé,la faoe à dents ou reliefs dirigée vers le bas, dans le sou- fre fondu pendant un temps suffisant pour recevoir une @ oouohe de soufre adéquate sur la surface dent ou re- lief.
Dans une autre forme de réalisation, des fleurs de soufre peuvent être déposées dans leur état naturel dans les endroits du moule en sable auxquels le métal ooulé doit: être trempé, ou bien ce soufre peut y être appliqué sous forme d'un enduit obtenu en mélangeant du soufre par ex. aveo un agent, tel que le carbonate de barium, dais la proportion d'environ 75 parties de fleur de soufre pour
25 parties de carbonate de barium, aveo addition suffi- sante d'eau pour former une crème épaisse. Cette orême
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peut servir d'enduit dans le premier des exemples cités.
Au lieu d'avoir recours au soufre, comme décrit oi- dessus, on peut employer une fonte peu siliceuse et ri- ohe en soufre, en la réduisant en poudreraversant ,par ex., un tamis de 180 mailles et en saupoudront ensuite
2 la partie dentée du moule ou la surface des coquilles.
Pendant la coulée, le fer fondu absorbe cette poudre fi- ne dont le riche contenu de soufre réagit de manière à empêcher la formation de carbone graphitique et, en général, à augmenter la dureté de la pièce ovulée aux en- droits de cette dernière ayant subi le traitement.
Dans une au tre variante le durcissement peut être obtenu à l'aide de sulfure de sodium, employé,de préfé- ronce, sous forme de solution saturée, dont on enduit la coquille et dont l'effet est similaire à celui de soufre.
Parmi les agents de traitement pouvant convenir , autres que le soufre ou les combinaisons de ce dernier, on peut mentionner le nitrate et le carbonate d'ammonium.
Ceux-oi sont également employés sous forme d'une solution saturée ; leur action chimique se distingue avantageuse- ment de oelle du soufre ou des combinaisons de oelui- oi, ex ce sens que lorsque le métal fondu vient en oon- taot aveo ces combinaisons d'ammonium, la chaleur déoom- pose des dernières et provoque finalement la séparation de l'azote de l'ammoniaque en augmentant la trempe.
On a trouvé, que l'augmentation de la dureté et de la résistance à l'usure par un changement looal de la struo - ture du métal au cours de la coulée, est à attribuer à l'aotion chimique du soufre ou bien à un autre traitement équivalent du moule, plutôt qu'à l'action de trempe pro- prement dite exeroée par les parties métalliques du mou- le. Il suffira, par conséquent,dans certains cas d'employer un moule de fonderie dépourvu de tout dispo-
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sitif spéoial pour provoquer une trempe localisée ou autre et de compter uniquement sur le traitement ohimique seul des parties d'un moule en sable ordinaire qui oorres- pondent aux parties de la pièce ooulée devant être par- tioulièrement résistantes.
Comparés aux procédés de trempe oonnua,les exemples préférés de la présente invention, déorits ci-dessus, obvient non seulement au durcissement des parties,dont la trempe n'est pas néoessaire ou bien doit être évitée, mais aussi aux tensions internes inégales dues au refroidissement et préjudiciable à la résistance des pièces ooulées telles que les éléments et analogues dont l'épaisseur est inégale.
Il va de soi que les procédés et dispositifs déorits ci-dessus ne sont pas limités à la fabrication des éléments de route seuls, mais peuvent s'appliquer aussi à la fabrication de couvercles de puisard et d'autres pièces ooulées propres à entrer dans la oonstruotion d'une rou- te ou d'un revêtement. En ce qum concerne le dispositif, ce dernier peut être aisément adapté pour la coulée simul- tanée de plusieurs éléments de route et autres objets de l'espèce susmentionnée. En outre, les prooédés, les produits chimiques y employés et l'appareillage peuvent être modifiés et développés sans se départir de ce fait du domaine de l'invention telle que décrite.
REVENDICATIONS.
1. Un élément de route, oouverole de puisard ou autre élément de revêtement de route ou de pavage comprenant un corps en fonte aveo une surface de roulage duroie.
2. Un élément de route ou analogue en fonte aveo des parties formant une surface de roulage duroie looalement pendant la ooulée.
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"Improvements in the molding of road surfacing elements or other products with resistant surfaces".
The present invention relates to the manufacture of castings to have resistant or hard wear surfaces and, in particular, to cast iron elements for road construction, sump covers and other elements intended to form surfaces of roads or parts of them subject to wear and tear from heavy traffic.
Experiments carried out with a view to obtaining molded parts suitable for this purpose, i.e., molded parts with a hard wearing surface, as light as possible and sufficiently strong to withstand violent ohoos, have shown, that to avoid cracking it is necessary to use soft gray cast iron. Obtaining a resistant wear surface by the use of oonnus permanent molds, provoking a quenching during the ooulée, s'aooompagne,
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however, serious drawbacks in that there occurs a hardening of the surfaces which are to remain soft and a weakening of the entire part being molded.
The object of the present invention is to overcome these disadvantages, and for the object, improved road elements and other elements of the aforementioned species as well as methods of manufacturing such elements.
The invention resides in a road element, a sump cover or other surface element or road paving element, comprising a cast iron body with a hardened road surface, and, in addition, a road or road surface. cast iron analogue with elements forming a locally hardened rolling surface during rolling.
A further object of the invention is a method of producing cast-iron road components or other castings of the aforementioned space, which includes localized hardening of the wear surface during casting. , as well as a manufacturing prooédé according to the previous paragraph, comprising a looized quenching and / or a chemical treatment of the wear surfaces during the ooulée operation.
The invention further resides in the manufacture of road elements or the like according to one or the other of the preoé-- dents paragraphs, oomprenant the use of foundry molds composed of metal and sand.
It oonsiste, in addition, in the manufacture according to the preceding paragraphs, comprising the use of metallic masses distributed in a foundry mold filled with sand, in the places of this mold corresponding to the wear surfaces of the cast product.
The invention also consists in the manufacture according to one of the four preceding paragraphs, comprising the treatment of the mold parts which correspond to the surface or to the wear surfaces of the product to be oouled, by elements or combinations capable of causing a local hardening of the molded metal, by a
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change in its ohimic composition.
The invention further resides in the improved methods and apparatus relating to the molding of road surface elements and to the molds therefor, as is indicated in substance hereinafter.
It also relates to the castings obtained by the described prooédés and to the cast elements for road surfacing or the like, comprising resistant surfaces, when they are produced in accordance with the description below.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a plan view of one half of an embodiment of a road element, to the casting of which the present invention can be applied.
Fig. 2 is a plan view of the back of the element shown in FIG. 1.
Fig. 3 shows this same element in side elevation, partly in section along line 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 shows a bottom view of the lower frame of a mold suitable for molding the elements of the species shown in FIGS. 1 to 3, the device causing the quenching being in place.
Fig. 5 shows in section along line 5-5 the mold shown in FIG. 4, with the upper frame placed and the whole packed and prepared for the lifting operation.
Fig. 6 is a plan view of the lower frame of the mold after tamping and before placement of the upper frame.
Fig. 7 is a section taken along line 7-7 of Figure 4 of the rammed lower frame.
Fig. 8 is a perspective view of a modified embodiment of the quench device.
In the suitable embodiment of the invention applied to the molding of the road elements of a model shown in Figs. 1 to 3, o. to.d., having a hollow lower side provided with radial reinforcing ribs 1 and a flange or
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wall c, and provided with non-slip protrusions or reliefs d, which may be rombic in shape and forming a wear surface or rolling path extending over the upper face of the elements, the molding is done in a foundry mold composed of sand and metal as shown in Figs. 4 to 7.
The mold, which is used in such a way that the element is molded in its inverted position, is suitably subdivided along an x-x plane corresponding to the lower surface or the base o 'of the element. One part e of the mold, which delimits the interior oreux or lower side of the element with its reinforcing ribs b is prepared in sand in the usual way, while the other, part 1 corresponding to the wear surface of the element is formed partly of sand and partly of metal shells in the form of solid bodies gl made of cast iron or other suitable metal, the distribution of which corresponds to that of the projections d to be made on the elements.
As shown, the shells form part of a cast iron grid or frame g composed of prismatic parts gl placed so that their axes are parallel and joined to each other in the same way. than the above protrusions, using spacers g2; this frame can be introduced into a mold and be supported there in an appropriate manner, preferably by ears h adjustable in height so that the ends g3 of the masses gl represent a series of projecting surfaces complementary to the surfaces of the projections or reliefs to be trained on the element.
When such a unit is placed in the mold alongside the model, and the molding sand is tamped into the mold inside and around them, the mold is ready for casting in such a way that the background to any of the remaining impressions, as can be seen in fig. 6, after removing the model for said protrusions or reliefs coincides with the end surface
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g3 discovery of one of said prismatic pieces g1.
With the model removed and the mold frames assembled correctly as shown, e.g., in fig. 5, the metal can be cast. during this operation the action of the metal bodies g1 consists in tricking and giving hardness to the material deposited in the j-shaped cavities to form reliefs or protrusions and, more especially, on the upper surface or wear surface of these last.
Instead of a grid or frame as shown in Figs. 4 to 7, the ooquilles can, in order to allow the molding of elements of any size, be formed by groups of pyramidal pieces, as shown in FIG. 8. A unitary assembly suitable for such a purpose comprises, eg, 7 bodies joined by spacers g2; in some cases the distance between the opposite faces g3 and g4 can be such that when the faoes g4 are placed at the level of the bottom of the frame f, i.e. whether they rest directly on the support of this frame, or on the slit, the rim or other part of the latter, the faoes g3 are located at a suitable height in this frame without having to resort to devices height adjustment.
It is preferable to coat or otherwise treat the exposed ends of the metal bodies or shells in the prepared mold, or otherwise suitably treat, before the metal is poured into it, for example with flower sulfur or some other clean substance. determining or accelerating the required change in the chemical composition of the metal of the molded part at these locations, e.g. by preventing the formation of graphitic carbon on the wear surfaces and giving them hardness by 'increased carbon content combined at these locations.
By way of example, sulfur is melted in a suitable container, the shells of the mold are heated, unless they have remained still hot since the preoedenous process.
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te, and then quickly spread molten sulfur over the portions of the mold corresponding to the reliefs so as to form a film whose thickness can be limited to 1/32 "In such a case the sulfur is absorbed by the metal during flow and ohimically combines with a part of iron closest to the shell to form iron sulphide.
The latter goes into the state of solution and) acting in such a way as to counteract the formation of graphitic carbon, retains the carbon in the oonbinated state which consequently causes a looal hardening of the protrusions of the part. molded. Iron sulfide itself is a hardening agent and. the additional effect of the combined carbon gives the protrusion the required increased wear area.
The sulfur emotion, however, is only apparent on a portiop of the projection, the rest of the molded part remaining in the state of tight gray cast iron with normal strength.
In a variation, the sulfur is melted in a flat bowl and the shell mold is then dipped, with the toothed or raised edge facing downwards, in the molten sulfur for a time sufficient to receive an oouohe of. adequate sulfur on the tooth or relief surface.
In another embodiment, flowers of sulfur can be deposited in their natural state in the places of the sand mold to which the molded metal is to be soaked, or this sulfur can be applied there in the form of a coating obtained by mixing sulfur eg. with an agent, such as barium carbonate, dais the proportion of about 75 parts of flower of sulfur for
25 parts of barium carbonate, with sufficient addition of water to form a heavy cream. This elm
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can be used as a coating in the first of the examples cited.
Instead of having recourse to sulfur, as described above, a low siliceous and sulfur-rich iron can be used, reducing it by powdering, e.g., a 180 mesh sieve and then dusting with it.
2 the toothed part of the mold or the surface of the shells.
During casting, the molten iron absorbs this fine powder, the rich sulfur content of which reacts in such a way as to prevent the formation of graphitic carbon and, in general, to increase the hardness of the ovulated part at the places of the latter having undergone the treatment.
In another variant, the hardening can be obtained using sodium sulphide, preferably employed, in the form of a saturated solution, the shell of which is coated and the effect of which is similar to that of sulfur.
Among the treating agents which may be suitable, other than sulfur or combinations thereof, there may be mentioned ammonium nitrate and carbonate.
These are also used in the form of a saturated solution; their chemical action is advantageously distinguished from that of sulfur or combinations of oelui- oi, ex this sense that when the molten metal comes into contact with these combinations of ammonium, the heat deooms from the latter and finally causes the separation of nitrogen from ammonia by increasing the quench.
It has been found that the increase in hardness and wear resistance by a looal change in the structure of the metal during casting is to be attributed to the chemical reaction of sulfur or to a another equivalent treatment of the mold, rather than the actual quenching action exeroed by the metal parts of the mold. It will therefore be sufficient in certain cases to employ a foundry mold devoid of any available
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Special option for causing localized hardening or the like and relying solely on the ohimic treatment alone of the parts of an ordinary sand mold which correspond to the parts of the molded part which must be partially resistant.
Compared with known quenching processes, the preferred examples of the present invention, deorits above, not only achieve hardening of parts, which quenching is not necessary or should be avoided, but also uneven internal stresses due to heat. cooling and detrimental to the strength of oouled parts such as elements and the like whose thickness is unequal.
It goes without saying that the methods and devices deorits above are not limited to the manufacture of road elements alone, but can also be applied to the manufacture of sump covers and other ooulées parts suitable for entering the pipe. oonstruotion of a road or pavement. As far as the device is concerned, the latter can be easily adapted for the simultaneous casting of several road elements and other objects of the aforementioned kind. In addition, the processes, the chemicals employed therein and the equipment can be modified and developed without thereby departing from the scope of the invention as described.
CLAIMS.
1. A road unit, sump cover or other road surface or paving component comprising a cast iron body with a road surface.
2. A road element or the like made of cast iron with parts forming a rolling surface looalement during driving.
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