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µ'PROCEDE ET APPAREIL DE MOULAGE CENTRIFUGE DES TUYAUX"
L'invention concerne le procédé de moulage centrifuge des tuyaux dans lequel le métal fondu est progressivement distribué à l'intérieur d'un moule rotatif et, plus spécialement, un procédé dans lequel on se propose d'employer des moules métalliques refroidis extérieurement, bien que le présent procédé puisse être réalisé utilement avec d'autres genres de moules à tuyaux.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pratiques et efficaces grâce auxquels la surface du moule peut être traitée en avant du point où s'effectue l'opération de coulée, de façon à, produire une pièce moulée de structure et de propriétés perfectionnées, et plus spécialement grâce auxquels une couche mince d'une matière d'enduisage en poudre peut être distribuée progressivement sur la surface interne du moule sous forme de convolutions hélicoïdales disposées à recouvrement, immédiatement en avant du contact du métal fondu avec le
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moule et de telle manière qu'elle constitue une couche d'épaisseur sensiblement constante et d'efficacité remarquable.
L'invention a en outre pour objet un tuyau en fonte de fer qui est facile à usiner et possède une grande résistance aux chocs en tous les points de sa partie cylindrique et dans lequel, s'il s'y forme une fissure, cette fissure est moins sujette à se produire sous forme de lignes droites ou de plans que dans le cas des tuyaux en fonte tels qu'ils étaient fabriqués jusqutà ce jour, les fin.sures susceptibles de se former dans le présent tuyau ayant une tendance marquée à se produire suivant des lignes de contour irrégulier* Les présents tuyaux sont aussi carac- térisés par le fait qu'ils possèdent une structure métallique avantageuse.
L'invention envisage en outre la fabrication du présent tuyau perfectionné à l'aide de fontes ou mélanges de fontes qui, en raison du fait qu'ils constituent des produits courants du commerce, sont usuellement employés pour fabriquer les tuyaux en fonte de fer. Ces fontes peuvent être et seront de préférence préparées à l'aide des fontes ou mélanges de fontes peu coûteux ordinairement employés pour fabriquer les tuyaux en fonte.
D'autres buts de l'invention sont de constituer une structure possédant les propriétés avantageuses sus- mentionnées et pouvant être fabriquée rapidement et écono- miquement.
On a déjà proposé de constituer sur la surface interne des moules métalliques employés pour le moulage des tuyaux un enduit ou couche de matière appropriée, mais, à la connaissance de la demanderesse, aucun des procédés
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proposés, appliqués ou expérimentés jusqu'à ce jour n'a permis de munir efficacement le moule d'une couche d'une matière pulvérulente déliée et sèche qui reste à l'état d'enduit cohérent et continu pendant l'opération de coulée et assure la production d'une pièce moulée de structure uniforme et désirable.
Les procédés proposés jusqu'à ce jour pour enduire la surface d'un moule n'ont pas été uniformément satisfaisants pour plusieurs raisons parmi lesquelles on mentionnera la difficulté qu'un éprouve à effectuer une distribution régulière de la matière sur la surface du moule.
La demanderesse a constaté qu'un enduit de matière sèche et pulvérulente est susceptible de se fracturer ou de se déplacer partiellement au point de mettre à nu ou découvrir certaine s parties de la surface du moule si la couche de matière reste trop longtemps au contact avec cette surface avant d'être recouverte par la fonte et que cette éventualité a d'autant plus tendance à se produire que l'enduit est plus épais..
La demanderesse a en outre constaté que le choc du métal sur la surface enduite du moule a tendance à fracturer l'enduit et à détacher certaines parties de l'enduit recouvrant la surface du moule de telle sorte qu'il reste des zones non protégées déterminant des zones de refroidissement dans la pièce moulée ainsi que des rugosités indésirables sur la surface externe de cette pièce ; et que cette tendance au déplacement de la matière de l'enduit augmente notablement avec l'épaisseur de cet enduit.
Les tuyaux de fonte tels qu'ils ont été fabriqués jusqu'à ce jour dans des moules enduits ne possédaient pas les caractéristiques distinctives décrites ci-après des
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tuyaux fabriqués par le présent procédé.
La caractéristique principale du présent procédé réside dans la formation progressive d'un enduit ou couche de matière en poudre sur la surface interne du moule, et directement à lavant du contact du métal fondu avec la surface enduite du moule, à l'aide d'un jet de gaz qui constitue le véhicule de particules distribuées d'une matière d'enduisage en poudre et qui est dirigé progressivement vers celles des parties du moule avec lesquelles le métal fondu doit entrer en contact aussitôt après. L'énergie du jet de gaz véhiculant doit être telle qu'il communique aux particules de matière à enduit une vitesse suffisante pour les amener au contact de la surface du moule sans que le jet de gaz lui-même possède une vitesse telle qu'il heurte avec force la surface du moule.
La poudre d'enduisage doit être amenée au jet de gaz en quantité constante par unité de temps, de façon qu'il en résulte la production d'une couche d'épaisseur sensiblement constante, et l'on constate qu'un enduit ainsi constitué possède certaines propriétés distinctives et avantageuses en ce sens qu'il possède une bonne résistance aux forces disruptives, qu'il peut être appliqué sur le moule avec une grande uniformité marne lorsqu'il est très mince et que, même s'il est très mince, il empêche efficacement la formation de zones refroidies dans la pièce moulée.
Ceci semblerait pouvoir être expliqué par cette hypothèse que les particules de matière à enduit projetées par le gaz véhiculant contre le moule sont entourées par une pellicule adsorbée de ce gaz, laquelle pellicule constitue pendant un temps appréciable après le dépôt de l'enduit une partie effective de cet enduit
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et joue un rôle important en contribuant à empêcher le refroidissement et à assurer la production d'un tuyau de structure désirable.
Une autre caractéristique importante du présent procédé réside dans le temps qui peut s'écouler entre le momen t où l'enduit est appliqué sur le moule et le moment où le métal fondu sortant du bec de la goulotte entre en contact avec cet enduit; et l'on remarquera à cet égard que le temps pendant lequel l'enduit peut être laissé non recouvert par le métal fondu ne doit pas dépasser 6 secondes et qu'il doit être aussi court que possible en vue des meilleurs résultats. De préférence, on dirige le jet de gaz véhiculant de façon qu'il dépose ses particules de matière à enduit sur la partie du moule qui, au moment du dépôt, est située directement au-dessus et près de la partie du moule sur laquelle le métal fondu est en train d'être coulé, afin que l'enduit entre presque instantanément en contact avec le métal fondu.
On remarquera que le jet de gaz véhiculant doit être dirigé de façon qu'il dépose ses particules de matière à enduit sur la surface non recouverte du moule sans provoquer le contact direct d'une quantité appréciable de cette matière avec le métal sortant du bec de la goulotte ou avec le métal fondu qui a déjà été déposé dans le moule et que, si cette condition est convenablement remplie, les résultats seront d'autant meilleurs que la couche sera appliquée plus près du métal sortant de la goulotte ou de la convolution de métal hélicoïdale précédemment coulée; et, à cet effet, il est très recommandable, en vue de remplir ces conditions, que le jet de gaz soit projeté contre la surface supérieure
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du moule.
Les raisons pour lesquelles il est recommandable de diriger progressivement le jet de gaz contre celles des parties du moule avec lesquelles le matai distribué doit en trer en contact dans un temps très court résident dans le fait qu'on a constaté que la tendance de certaines parties de la matière à enduit à glisser ou à se déplacer et à laisser des zones non recouvertes dont l'existence provoque des défauts dans la pièce moulée est d'autant plus grande que l'enduit reste plus longtemps sur la surface du moule avant que le métal entre en contact avec lui.
Les essais effectués par la demanderesse ont convaincu celle-ci que l'enduit est d'autant moins efficace -- à supposer que sa continuité ne soit pas détruite - qu'il s'écoule plus de temps entre son application et son contact avec le métal fondu ; et ceci semble pouvoir être expliqué par cette hypothèse que les pellicules adsorbées de gaz qui adhèrent aux particules de matière à enduit lorsqu'elles sont déposées sur la surface du moule constituent un élément important mais de courte durée de l'enduit.
Une autre caractéristique importante du présent procédé concerne l'épaisseur qu'il convient de donner à l'enduit en vue des meilleurs résultats. Cette épaisseur est déterminée par la quantité de matière à enduit amenée au jet de gaz véhiculant et distribuée par cejet pendant la coulée du tuyau ; et comme il existe un courant d'air à travers le moule pendant l'opération de coulée et que ce courant d'air entraîne certainement une partie de la matière à enduit pulvérulente amenée au moule par le jet de gaz, il est impossible de spécifier d'une façon définie quelle est l'épaisseur réelle de la couche créée par tout débit
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donné.
La demanderesse a toutefois constaté que, avec toutes les matières à enduit qu'elle a essayées, l'efficacité de l'enduit créé est nettement diminuée lorsqu'on amène au moule, pendant la coulée, une quantité de matière pulvé- rulente à enduit plus grande que celle qui, si elle restait en totalité en contact avec le moule, constituerait une couche dont l'épaisseur excède 0,025 mm; et que, dans tous les cas, il ne faut pas que la poudre dtenduisage soit amenée au moule en quantité plus grande que le minimum -inférieur à la quantité qui produirait une couehe de 0,025mm d'épaisseur -- susceptible de donner une pièce moulée dépourvue de zones de refroidissement.
Cette quantité variera quelque peu avec différentes poudres d'enduisage mais peut être déterminée facilement et, une fois déterminée, on pourra l'appliquer uniformément avec la certitude de bons résultats. En travaillant avec du ferro-silicium en poudre passant à travers un tamis de 12 maillesau centimètre (série Tyler) , la demanderesse a constaté que, en vue des meilleurs résultats, il convient que la quantité de ferrosilicium fournie au jet de gaz soit telle qu'elle produirait une couche de 0,0075 mm d'épaisseur si toute la matière dtenduisage restait en position dans le moule.
La demanderesse a constaté qutil convient de modifier le débit dans le cas d'autres matières d'enduisage.
Ainsi, elle a constaté que, dans le cas du kaolin, il convient de fournir une quantité de matière qui, si elle restait en totalité en contact avec le moule, produirait une couche de 0,023 mm ; dans le cas du talc le débit préféré correspondrait aussi à une couche de 0,023 mm ; avec la magnétite il correspondrait à une couche de 0,0127 mm ;avec le ferromanganèse il correspondrait à une couche de 0,0175 mm ; avec
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le silicium-manganèse-zirconium il correspondrait à une couche de 0,0075 mm ; avec le mica il correspondrait à une couche de 0,02 mm ; et avec la houille il correspondrait à une couche de 0, 025 mm.
Indépendamment du fait que l'enduit constitué sur le moule est d'autant plus sujet à se rompre et à perdre sa continuité qu'il est plus épais, il ressort des recherches de la demanderesse que les couches lesplus minces sont celles qui permettent d'obtenir des pièces moulées de la structure la. plus désirable.
Dans le moulage de tuyaux à emboîtement munis d'une extrémité évasée en forme de tulipe à l'aide d'un moule muni d'une partie évasée dans laquelle est inséré un noyau, 'il n'est évidemment pas possible, dans la pratique, de constituer sur la partie évasée du moule une couche aussi régulière que celle que le présent procédé permet de constituer sur la partie cylindrique du moule.
Comme la pièce moulée est plus lourde dans la partie évasée, il n'est pas aussi important que cette partie soit enduite comme il l'est pour la partie cylindrique du moule, mais si, pendant une courte période de temps avant que commence la coulée du métal, on dirige le jet de gaz avec des particules distribuées de matière d'enduisage dans la partie évasée qui est située entre l'extrémité du noyau et le commencement de la partie cylindrique du moule, on constate qu'il devient possible de munir la partie évasée du moule d'une couche au moins raisonnablement satisfaisante.
Les caractéristiques du présent tuyau consistent en premier lien en ce que sa partie cylindrique est composée en substance de deux zones annulaires concentriques dont l'externe s'étend vers l'intérieur à partir de la surface
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externe du tuyau sur une distance au moins égale au quart environ de le épaisseur de la paroi du tuyau et est composée principalement de formations cristallines,, compactes, entrelacées et dendritiques de ferrite et (ou) de perlite sans tendance unidirectionnelle, ces formations dendritiqu.es étant distribuées symétriquement à la fois longitudinalement et radialement par rapport à la zone sans comporter de surfaces intermédiaires composées de l'eutectique que forme la cémentite avec l'austénite à divers degrés de décomposition par l'effet du refroidissement.
Lorsqu*il est dit que les dendrites sont distribuées symé- triquement en tous les points de la zone, on entend que, dans toutes les sections transversales de la zone dendriti- que, on constate que les dendrites sont approximativement lesmêmes en ce qui concerne leur nombreleur finesse et leur distribution, bien qu'il soit aussi possible que les dendrites aient tendance à devenir moins fines et moins nombreuses à mesure qu'on va de la partie externe vers la partie interne de la zone dendritique.
Une autre caractéristique de la zone dendritique externe du présent tuyau réside dans le fait que le carbone mis en liberté existe dans cette zone sous forme de points ou de nids, par opposition aux plaques graphitiques qui caractérisent la zone interne du tuyau, et non sous forme de plaques graphitiques de ce genre. Une autre caracté- ristique du présent tuyau réside dans le fait que, après la coulée, le pourcentage de carbone combiné qui est présent dans la zone dendritique externe est nettement plus petit, par unité de masse, que le pourcentage de carbone combiné présent dans la zone interne ou graphitique.
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La structure graphitique de la zone interne du tuyau consiste en une matrice de ferrite et (ou) de perlite à travers laquelle sont distribuées de petites plaques de carbone graphitique et dans laquelle il n'existe sensible- ment pas de structure cristalline dendritique, ladite zone interne ou graphitique étant en outre caractérisée par le fait que, par unité de masse, elle contient un plus grand pourcentage de carbone combiné que la zone externe ou den- dritique.
Il va de soi que le pourcentage réel de carbone combiné qu'on trouvera dans la partie cylindrique de tuyaux suivant l'invention variera avec la composition du métal et avec l'épaisseur de la paroi du tuyau, et ces conditions influenceront aussi les pourcentages relatifs de carbone combiné par unité de masse dans les zones interne et externe des présents tuyaux, quoique, dans tous les cas, on constate que le pourcentage de carbone combiné est moindre dans la zone externe ou dendritique que dans la zone interne ou graphitique .
Une caractéristique importante et avantageuse du présent tuyau moulé réside dans le fait que la quantité de carbone combiné que contient la zone dendritique est nota- blement inférieure, par unité de masse, à celle que contient la zone graphitique. La différence variera quelque peu avec l'épaisseur de la pièce et la composition de la fonte mais existera dans tous lestuyaux qui possèdent lescarac- téristiques des présents tuyaux ; par exemple, dans un tuyau de 9,6 mm d'épaisseur moulé à l'aide d'une fonte de la composition suivante :
C Si S P Mn 3,70 2,03 0,074 0,55 0,56 on constate que la teneur de la zone dendritique en carbone
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combiné est de 0,16 % tandis que celle de la zone interne ou graphitique est de 0,44 %. De même, dans le cas d'un tuyau de 16,2 mm d'épaisseur, on constate que la teneur en. carbone combiné est de 0,11 % dans la zone dendritique et de 0,29 % dans la zone graphitique.
Il ressort d'essais et d'expériences de la demanderesse que le pourcentage rela- tivement faible de carbone combiné que contient la zone dendrit ique en comparaison avec la zone graphitique dans les présents tuyaux est une caractéristique non seulement distinc tive rnai contribuant grandement à l'excellence du présent tuyau.
Dans les exemples ci-dessus des pourcentages de carbone combiné des zones interne et externe du présent tuyau, on remarquera que le pourcentage total de carbone combiné que contient la pièce est inférieur à 0,5 % et ceci serait la caractéristique de la plupart des tuyaux établis suivant l'invention et préparés pour satisfaire aux besoins ordinaires de l'industrie. Toutefois, dans certains cas, et pour satisfaire à des conditions particulières relatives à certaines applications, il sera désirable que le pourcentage total de carbone combiné soit supérieur à 0,5 %, ce qui peut évidemment être assuré par des moyens usuels.
On a dit précédemment que la structure externe ou dendritique s'étend sur une distance au moins égale au quart environ de l'épaisseur de la paroi du tuyau. Cette proportion de la zone annulaire suffit pour communiquer dans une mesure marquée aux tuyaux suivant l'invention le pouvoir notablement augmenté de résister aux chocs, ainsi que la propriété d'être faciles à usiner, mais la demanderesse a
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constaté qu'en augmentant la proportion de la zone dendritique on augmente notablement la résistance aux chocs ; en fait, la proportion de la zone dendritique est plus grande dans le cas des tuyaux relativement minces que dans le cas de tuyaux épais et peut dans beaucoup de cas atteindre approximativement la moitié de l'épaisseur de la paroi des tuyaux minces.
Cette étendue proportionnelle de la zone dendritique diminue à l'inverse de l'épaisseur de la paroi mais n'est pas inférieure au quart de cette épaisseur dans le cas des tuyaux moulés par voie centrifuge.
L'examen microscopique de la texture du tuyau a donné les résultats suivants :
La zone dendritique externe est principalement composée d'une structure continue de formations compactes, entrelacées, dendritiques, cristallines de ferrite et (ou) de perlite dans lesquelles on ne constate pas de tendance à une direction unique et à travers lesquelles sont dispersés des points et nids de carbone, par opposition aux plaques graphitiques qui caractérisent la zone graphitique interne de la pièce et à des petites surfaces de phosphure de fer et (ou) d'eutectique de phosphure de fer. Les dendrites que contient la susdite zone sont relativement fines à ou près de la surface externe de la zone et ont tendance à devenir plus grosses et moins nombreuses à mesure qu'on se rapproche de la limite interne de la zone.
La zone interne ou graphitique de la présente pièce moulée est une matrice composée de perlite et (ou) de ferrite contenant des petites surfaces d'eutectique de phosphure et dont la texture tend à devenir plus grosse à mesure qu'on se rapproche de la paroi interne de la zone. Le graphite est dis-
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tribué sous forme de petite points dans toutes les parties de cette matrice, et plus particulièrement sous forme de petites plaques distinctes.
L'invention envisage la construction d'un appareil propre à réaliser efficacement le procédé précédemment décrit, et l'appareil suivant l'invention est le même que celui dont on se sert habituellement pour mouler. des tuyaux par le procédé dans lequel le métal fondu est amené un moule rotatif par une goulotte pouvant être animée d'un mouvement de recul par rapport au moule, cette goulotte étant immobile dans la construction normale et le moule rotatif étant supporté par un chariot mobile longitudinalement.
D'une façon générale, l'invention consiste à monter sur la goulotte un tuyau ou conduit approprié à l'amenée d'un gaz véhiculant, ce tuyau portant à son extrémité adjacente à l'extrémité libre de la goulotte une tuyère agencée pour projeter un jet dudit gaz, de forme et dimensions convenables, vers les parties de la surface interne du moule qui doivent être enduites à l'instant envisagé.
A cet effet, il faut que la tuyère à gaz occupe une position fixe par rapport au bec distributeur de la goulotte et, en vue des meilleurs résultats, il convient qu'elle soit placée et dirigée de façon que le jetqui en sort soit dirigé vers la partie du moule située immédiatement au-dessus de la partie sur laquelle, à l'instant envisagé, le métal est en train d'être distribué par le bec de la goulotte ; de même, il convient que les positions relatives dudit bec et de la tuyère à gaz soient telles que lorsque la goulotte a été complètement introduite dans le moule, de telle sorte que le bec coïncide avec l'extrémité de la partie évasée, une partie au moins du jet
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sortant de la tuyère à gaz coïncide aussi avec l'extrémité de la partie évasée du moule.
L'invention comprend aussi l'application, à l'extrémité du tuyau à gaz opposée à celle sur laquelle est montée la tuyère, d'un dispositif permettant d'injecter un jet de gaz véhiculant dans le tuyau et d'introduire dans ce jet une quantité réglée de poudre d'enduisage.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une vue de côté d'une machine à mouler les tuyaux établie suivant l'invention, le moule et la chambre à eau qui l'entoure étant représentés en coupe longitudinale verticale et le bâti de support et les rails sur lesquels se meut le chariot porte-moule étant partiellement brisés à l'extrémité gauche de la figure et indiqués d'une façon schématique, comme c'est également le cas des détails de construction de celles des parties de l'appareil qui, par elles-mêmes, ne font pas partie de l'invention et sont de construction bien connue et usuelle.
Figo 2 est une vue en plan de l'extrémité de distribution de la goulotte par laquelle le métal fondu est distri- bué à l'intérieur du moule, cette figure représentant le tuyau et la tuyère à gaz supportés par la goulotte. Un des côtés du moule est représenté en coupe et l'on a aussi indiqué approximativement l'endroit auquel le métal sortant du bec de la goulotte vient heurter le bord de la bande hélicoïdale de métal précédemment déposée. On remarquera que la position qu'occupent la goulotte et les pièces supportées par cette goulotte par rapport au moule dans cette figure est un peu en retrait par rapport à celle de fig. 1.
Fig. 3 est une vue de côté des parties de la goulotte et du tuyau à gaz représentées dans la fig. 2, ces parties comprenant le bec de la goulotte et la tuyère du tuyau.
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Fig. 4 est une vue en élévation de la tuyère de distribution et du tuyau à gaz avec coupe verticale partielle suivant 4-4 (fig. 2), cette figure représentant l'assemblage de la tuyère avec le tuyau.
Fig. 5 est une coupe suivant 5-5 (fig. 2), la partie environnante du moule étant également représentée en coupe et les surfaces de contact entre le moule et le métal sortant du bec de la goulotte ainsi que la poudre projetée par la tuyère du tuyau à gaz étant aussi indiquées.
Fig. 6 est une vue perspective représentant la partie du moule sur laquelle le métal fondu et la couche de matière pulvérisée sont déposés simultanément.
Fig. 7 est une vue en plan de l'extrémité de la goulotte et des pièces qu'elle supporte et montre en coupe centrale horizontale un des côtés du moule muni du noyau qui est inséré dans son extrémité évasée. Les proportions de cette figure sont cellesadoptées pour un appareil destiné au moula- ge d'un tuyau de 127 mm exigeant l'emploi d'un moule dont la partie cylindrique possède un diamètre interne de 178 mm, les pièces étant représentées dans les positions relatives qu'elles occupent au commencement de la coulée.
Fig. 8 est une coupe verticale suivant 8-8 (fig. 1) et représente le mécanisme servant à amener la poudre d'endui- sage au tuyau à gaz.
Fig. 9 est une coupe transversale suivant 9-9 (fig.
8)du récipient destiné à contenir la poudre d'enduisage et des dispositifs s'y rattachant, le mécanisme de réglage de l'alimentation de la matière en poudre étant vu en plan.
Fig. 10 est une coupe verticale de la partie arrière du tuyau à gaz et de la trémie par laquelle la poudre d'enduisage est admise au tuyau.
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Fig. 11 est une vue en plan de l'extrémité de distribution de métal fondu de la goulotte, cette figure représentant une disposition modifiée de la tuyère à gaz.
Fig. 12 est une vue analogue à fig. 11 mais dans laquelle les joints entre les éléments du tuyau à air et entre la partie déportée de ce tuyau et la tuyère à gaz sont représentés en coupe.
Fig. 13 est une vue en élévation d'un tuyau en fonte possédant la structure et la composition perfectionnées suivant l'invention , la partie cylindrique, représentée en coupe centrale longitudinale , étant partiellement brisée entre les extrémités à emboîtement du tuyau.
Fig. 14 est une coupe transversale de la partie cylindrique du tuyau de fig. 1 , cette coupe étant prise par exemple suivant la ligne 14-14 (figo 1).
Fig. 15 est une vue schématique représentant la structure et la disposition de la zone dendritique externe du présent tuyau comme on la voit dans un agrandissement micro-photographique avec un rapport de grossissement de 100 environ.
Fig. 16 est une vue schématique analogue représentant la structure et la disposition de la zone interne du présent tuyau comme on le voit dans un agrandissement micro-photographique avec un rapport de grossissement de 100 environ.
Dans les fig. 13 et 14 , les zones externe et interne sont indiquées par des désignations appropriées.
Dans la fig, 15 , les dendrites formant la masse prépondérante de la masse dendritique externe du tuyau sont sectionnées de toute manière qu'il est possible de concevoir en raison de leur disposition entrelacée et unidirectionnelle, dans toute surface préparée en vue d'un examen au microscope
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et pour la photographie.
Les formes dendritiques situées approximativement dans la section préparée pour l'examen microscopique sont indiquées par des lignes de référence et des désignations appropriées. Bien que les dendrites de la zone dendritique soient principalement composées de ferrite , on y trouve de petites surfaces de perlite également indiquées par des désignations appropriées. Le fait qu'on trouve dans la zone dendritique des points de carbone et de petites surfaces d'eutectique de phosphure est aussi indiqué de la même façon, comme on le voit dans la fig. 16 la masse de la zone graphitique interne est composée d'une matrice de ferrite et de perlite à travers laquelle sont distribuées de petites plaques de graphite et dans laquelle il existe aussi de petites surfaces d'eutectique de phosphure.
A indique le bâti supportant la machine à mouler et ses accessoires ,B une charpente de support installée sur le bâti pour supporter la poche B1 de laquelle la rigole reçoit le métal ,B2 un cylindre hydraulique monté de façon à actionner la poche et C la goulotte , qui est fixée à la charpente B et munie à son extrémité d'un bec C1 incliné vers un côté. La goulotte est de la construction usuelle , excepté qu'elle présente , le long du côté vers lequel s'étend le bec C1, un siège évidé C2 agencé pour recevoir le tuyau à gaz. D indique la chemise de circulation d'eau formant chariot à travers laquelle passe le moule rotatif D1 et d1 l'anneau prévu à celle des extrémités du moule qui forme la petite extrémité du tuyau, lequel anneau fait saillie vers l'intérieur d'une distance égale à l'épaisseur qu'on se propose de donner à la pièce.
Ainsi qu'il est
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usuel , le chariot est supporté par des roues D reposant sur des rails A1 à la partie supérieure de la charpente A . La charpente et les rails sont partiellement brisés dans la fig, 1,mais il est bien entendu que , comme d'ordinaire ,la construction est telle qu'elle permet au chariot-moule de se mouvoir longitudinalement par rapport à la goulotte stationnaire. D3 indique un moteur supporté par le chariot et agencé pour actionner le moule D1 par l'intermédiaire d'un engrenage indiqué en d3. un mouvement longitudinal est communiqué au chariot par le cylindre hydraulique D4. Le piston (non représenté) travaillant dans le cylindre est relié par sa tige D5 au chariot.
D6 indique l'extrémité évasée du moule et D7 (fig. 7) le noyau qui est inséré dans l'extrémité évasée du moule avant la coulée de métal dans cette extrémité.
D8 (fig. 7) indique l'espace qui existe entre l'extrémité du noyau et le commencement de la partie cylindrique du moule.
Dans toutes ses caractéristiques de construction générale, l'appareil est du type de construction couramment appliqué pour la réalisation du moulage progressif des tuyaux dans un moule centrifuge qui, pendant la coulée , recule par rapport à la goulotte fixe par laquelle le métal est distribué à l'intérieur du moule.
E indique un tuyau destiné à amener le gaz véhiculant tel que de l'air. Comme représenté , ce tuyau est supporté par la goulotte C , de préférence, comme représenté, dans la partie évidée C2.A celle des extrémités de ce tuyau qui est située près de l'extrémité de la goulotte est fixée une tuyère E1 qui est dirigée de manière que le gaz véhiculant qu'elle reçoit du tuyau soit projeté
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vers l'extérieur et vers le côté du moule vers lequel s'étend aussi le bec C1 de la goulotte.
Les caractéristiques essentielles de cette tuyère sont qu'elle délivre le gaz et la poudre d'enduisage véhiculée par ce gaz dans une direction telle que cette poudre se dépose sur le côté du moule et en un point situé à l'avant du contact entre le métal sortant du bec de la goulotte et la partie ainsi revêtue du moule, et que ladite matière se dépose aussi sur la surface du moule en un point situé pour ainsi dire devant la bande hélicoïdale fraîchement déposée de métal encore fluide , ces conditions étant nécessaires pour empêcher le choc de la poudre d'enduisage avec le métal fluide déjà déposé dans le moule et avec celui sortant du bec de la goulotte.
En vue des meilleurs résultats , il convient que la tuyère d'injection de gaz soit placée et orientée de façon à projeter la matière d'enduisage sur un point de la surface du moule situé immédiatement en avant du contact du métal fondu sortant de la goulotte, afin que le métal sortant du bec de la goulotte entre en contact avec le dépôt presque aussitôt que ce dernier a été constitué .
La demanderesse a essayé de nombreuses formes de tuyères avec des succès divers et a trouvé que la construction de tuyère indiquée dans les dessins convient particulièrement pour les buts envisagés. Comme représenté , cette tuyère, dont la section va graduellement en se contractant à partir du point où elle est raccordée avec le tuyau à gaz , possède de préférence une forme conique , comme représenté en E2, et présente trois rangées parallèles de trous, comme indiqué en E3 ,E4, E5, la section totale de ces trous étant environ le triple de celle du tuyau à gaz . Cette construction spéciale de la tuyère ne constitue pas une
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caractéristique de l'invention , mais on a trouvé que c'est celle qui convient le mieux pour la mise en pratique du présent procédé.
Il est désirable de placer la tuyère très près de la partie du moule vers laquelle elle doit projeter le jet. La distance réelle qui existe entre la tuyère et le moule lorsqu'on introduit dans le moule la goulotte à laquelle cette tuyère est assujettie est déterminée jusqu'à un certain point par l'épaisseur radiale de l'anneau d1 qui se trouve à la petite extrémité du moule, étant donné qu'il est nécessaire que la tuyère soit placée de façon qu'elle puisse passer en regard de cet anneau sans entrer en contact avec lui lorsqu'on retire la goulotte du moule . Dans les moules des plus grands diamètres, on relie le tuyau à gaz à la tuyère par une section déportée indiquée en E6 dans les fig. 11 et 1 2 et recourbée, comme indiqué, de façon à amener la tuyère au point désiré voisin de la paroi du moule.
L'autre extrémité du tuyau à gaz est reliée en E7 à ce qu'on peut appeler le pistolet . Celui-ci présente un conduit cylindrique F1 ayant le même diamètre que celui du tuyau à gaz avec lequel il communique, et dans l'extrémité externe de ce conduit pénètre une tuyère F2 qui est reliée comme représenté à un tuyau à air flexible relié lui-même à toute source (non représentée) d'air comprimé ou autre gaz. Dans le conduit cylindrique F1 débouche par un conduit F3 un entonnoir F4 destiné à recevoir une quantité mesurée de matière d'enduisage pulvérisée de tout appareil d'alimentation convenable. Le tuyau à air aboutissant à la tuyère F2 est indiqué en F5,et F6, F7 indiquent un manomètre et un détendeur montés sur ce tuyau.
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Il est très important , en vue des meilleurs résultats , que la poudre d'enduisage soit amenée au pistolet et, par l'intermédiaire du tuyau à gaz, à la tuyère d'injection avec une grande régularité , de façon à revêtir le moule d'un enduit d'épaisseur constante. A cet effet , on a trouvé que l'appareil représenté donne des résultats particulièrement satisfaisants bien qu'il ne constitue pas en soi , une des caractéristiques de cette invention , Cet appareil comprend un cylindre vertical G dans la partie inférieure duquel est fixé un disque rotatif G1 qui peut être rainuré ou autrement rendu rugueux sur sa surface supérieure, comme indiqué en G2, de façon à augmenter l'adhérence entre cette surface et la poudre d'enduisage qui est introduite dans le cylindre et repose sur ce disque,
g1 indique une garniture assurant un joint suffisamment étanche entre le disque et le cylindre. Le disque est supporté par un arbre rotatif G3 qui reçoit sa commande d'un moteur G4 à l'aide de tout engrenage convena- ble , non représenté ; de la surface supérieure de ce disque s'élève un arbre G5 muni à différents niveaux de bras latéraux G6 reliés par des tiges verticales G7, la structure ajourée ainsi constituée ayant pour rôle de faciliter la rotation de la charge de poudre d'enduisage avec le disque.
La paroi du cylindre G est percée d'une fente G8 placée comme représenté juste au-dessus du disque, Sur un des bords latéraux de cette fente est montée à charnière , comme indiqué en H1, une lame coupante H qui s'étend en travers de la fente et dont le tranchant H2 pénètre dans le cylindre à travers la fente.
Au bord supérieur de la lame H est fixé un prolongement à rebord H3 dont le rôle est d'empêcher la poudre d'enduisage de s'échapper en passant par-dessus
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le bord supérieur de la lame . A partir du côté à charnière de la lame s'étend un arbre H4 à l'extrémité supérieure duquel est fixé un levier H5muni d'une extrémité fourchue H6 dans laquelle est supportée de façon à pouvoir tourner librement une vis sans fin I qu'on fait tourner à l'aide d'un bouton I1 et qui peut être fixée dans toute position désirée à l'aide d'une vis de blocage I2. La vis sans fin I engrène avec un secteur I3 et l'on se rend compte qu'on peut effectuer tout réglage désiré de la lame en faisant tourner ladite vis. J indique le couvercle de la trémie F4.
Ce couvercle a pour rôle de protéger la trémie contre la pénétration de matières indésirables mais est percé d'ouvertures permettant l'entrée de l'air, Un couvercle analogue J1 est indiqué pour le cylindre G.
K (fig. 2 et 5 ) indique le courant de métal fondu sortant du bec C1 de la goulotte et K1 ( fig. 2,5 et 6 ) indique la surface de contact de ce courant de métal fondu avec la paroi du moule. La spire ou bande hélicoïdale de métal coulée en dernier lieu est indiquée en K2 (fig. 6), et K3 (fig. 2) indique en coupe le métal fondu en contact avec la paroi du moule . L (fig. 2 et 5) indique les lignes suivant lesquelles la poudre sortant de la tuyère se ment pour venir au contact de la paroi du moule. L1 indique l'endroit de cette paroi où se trouve la garniture de poudre déposée directement par la tuyère sur cette paroi.
Dans la mise en pratique du présent procédé la structure de tuyau perfectionnée suivant l'invention peut être obtenue d'une façon satisfaisante et économique en cou- lant une fonte de la composition suivante : e Si S Mn P
3 -3,85 1,20-3 0,05-0,15 0,20-0,80 0,20-2 Il est bien entendu que les fontes rentrant dans les limites
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des pourcentages indiqués pourront contenir et contiendront fréquemment diverses quantités d'éléments d'alliage tels que le cuivre, le nickel ,le chrome, le molybdène, le titane et le vanadium, éléments dont la présence n'influence pas d'une façon appréciable le caractère général et la qualité du produit.
Des exemples de composés de fer ayant été employés avec succès dans la fabrication des présents tuyaux sont les suivants :
C Si S Mn P
3,70 2,02 0,065 0,56 0,49
3,64 1,72 0,074 0,43 0,81
3,47 2,20 0,147 0,42 0,77
On remarquera que les parties du présent appareil sont représentées dans les fig, 1 et 7 dans les positions relatives qu'elles occupent au commencement de l'opération consistant à couler le métal fondu pour constituer un tuyau en fonte muni d'une extrémité en forme de tulipe.
Après que le métal fondu a été transféré de la poche à la goulotte et commence à sortir du bec de cette goulotte et à pénétrer dans le moule, les pièces restent relativement stationnaires , excepté que le moule tourne à pleine vitesse , jusqu'au moment où une quantité suffisante de métal a pénétré dans le moule pour remplir l'espace entre sa partie évasée et le noyau. Si l'en désire que l'extré- mité évasée du moule soit au moins partiellement revêtue de poudre d'enduisage , on établit l'admission du jet de gaz et de la charge de poudre d'enduisage qu'il véhicule de façon que la poudre soit déposée dans l'extrémité ouverte de la partie évasée en un point situé un peu en avant du métal sortant du bec de la goulotte.
A cet effet, on dispose une partie au moins du jet de gaz véhiculant de
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façon que la poudre pénètre dans l'extrémité ouverte de la partie évasée au moment où le bec de la goulotte coïncide avec ladite extrémité. Lorsque la tulipe a été coulée ,on fait reculer le moule, ce qui a comme résultat que le métal sortant du bec de la goulotte se dépose sur la partie cylindrique du moule rotatif sous forme de spires hélicof- dales qui se fondent et s'unissent à leurs bords en contact de façon à constituer une pièce moulée continue.
En même temps que le métal est admis au moule animé d'un mouvement de recul , un jet d'air est introduit par la tuyère F2 dans la partie tubulaire F1 du pistolet F et l'appareil d'alimentation distribue d'autre part une quantité exactement réglée de poudre d'enduisage dans la trémie F4 et , par l'intermédiaire de cette trémie , dans la partie tubulaire du pistolet , de sorte qu'elle est transportée avec l'air par le conduit à gaz et arrive dans la tuyère E1 hors de laquelle elle est projetée avec le gaz véhiculant.
Grâce à l'énergie cinétique communiquée aux particules de la matière dans son passage à l'intérieur du tuyau E , ces particules sont projetées contre la paroi du moule sur laquelle elles constituent une couche ou enduit dont l'épaisseur dépend bien entendu de la quantité de poudre introduite dans le courant de gaz véhiculant et du pourcentage de cette matière qui reste réellement en contact avec les parois du moule. Cette couche se dépose sur le moule sous forme de bandes hélicoïdales , comme dans le cas du métal sortant de la goulotte , la largeur des bandes et le pas de l'hélice étant tels que les bandes se recouvrent dans une certaine mesure, ce qui assure l'enduisage de la surface entière du moule.
La tuyère E1 doit être placée, par rapport au.bec distributeur de métal C1,de façon qu'elle
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dirige la matière d'enduisage en poudre vers la partie du moule qui , au moment du dépôt de la poudre, n'est pas en contact avec le courant de métal sortant de la goulotte ou avec la bande hélicoi:dale précédemment déposée de métal fondu et, à cet effet, les résultats sont d'autant meilleurs que le point auquel la matière d'enduisage est déposée sur le moule est d'autant plus rapproché du point auquel le métal fondu sortant de la goulotte vient heurter le moule.
Dans le dessin , on a indiqué le point de dépôt de la matière d'enduisage situé dans le quart supérieur du moule immédiatement au-dessus du quart inférieur sur lequel se dépose le métal de la goulotte , de sorte que le contact entre la surface enduite du moule et le métal sortant du bec de la goulotte est assuré par un angle de rotation du moule inférieur à 90 ,c'est-à-dire , étant donné la vitesse à laquelle le moule tourne, presque aussitôt après que l'enduit a été constitué sur le moule ;
et l'on voit que l'application de la garniture de matière d'enduisage au point indiqué est grandement facilitée par la construction représentée dans laquelle le tuyau et la tuyère à gaz sont supportés à la partie supérieure de la goulotte et sur le même côté de cette goulotte que celui duquel s'étend le bec C1.On voit aussi que le fait de munir la goulotte d'un siège évidé tel que celui indiqué en C2 et de placer le tuyau à gaz dans cette partie évidée de la goulotte assure une disposition compacte de cette partie de l'appareil , ce qui est désirable dans toutes les constructions et important dans le cas des appareils destinés à la fabrication de tuyaux de faible diamètre.
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Le procédé peut être réalisé à l'aide d'autres constructions d'appareil que celle représentée et décrite, mais on remarquera que la position de la tuyère à gaz sur le côté supérieur de la goulotte et sa direction vers le côté supérieur du moule sont des caractéristiques très désirables tant du point de vue de la disposition compacte de l'appareil qu'en raison du fait qu'il devient ainsi possible de diriger très commodément le gaz véhiculant et la poudre d'une manière propre à déposer la couche sur le côté supérieur du moule et aussi près que cela est pratiquement possible du point de contact du métal sortant du bec de la goulotte.
Dans la fabrication industrielle des présents tuyaux , il est pratiquement possible de munir ces tuyaux de zones dendritiques du genre décrit s'étendant sur une distance au moins égale au quart de l'épaisseur de la paroi cylindrique du tuyau , et ce procédé, appliqué au moulage de tuyaux possédant les caractéristiques du présent tuyau, présente cet avantage supplémentaire que la résistance à la traction de la surface dendritique est élevée même lorsque le métal est très chaud , ce qui permet à la pièce de résister aux efforts longitudinaux qui s'exercent pendant la solidifiation et qui sont susceptibles de donner naissance à des criques à la surface externe du tuyau ,
outre que le fait que les dendrites entrelacées n'ont pas de direction déterminée tend dans une mesure marquée à empêcher la formation de piqûres dans la paroi de la pièce comme résultat de ltéchappement de gaz occlus qui, lorsque la structure cristalline est plus ou moins perpendiculaire à la surface ,ont tendance à suivre la surface des cristaux et à s'échapper à travers la surface externe de la pièce.
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On remarquera que le tuyau moulé par le présent procédé est caractérisé par le fait qu'il possède une surface externe assez lisse et régulière, ce qui peut être considéré comme une indication de la distribution symétrique des dentrites dans la zone externe de la paroi du tuyau.