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PROCEDE D'APPLICATION D'UNE COUCHE DE MATIERE PULVERU- LENTE SUR DES MOULES GARNIS DE SABLE"
La présente invention est relative au moulage de tuyaux en fer dans des moules en matière réfractaire tassée tels que des moules en sable vert ou des moules de nature plus durable destinés à être utilisés plusieurs fois et faits d'un mélange de matières, qui lorsqu'il est cuit à des températures appropriées, donne une masse concrétionnée dure.
Avec le procédé utilisé jusqu'ici, il se produit une adhérence considérable entre la pièce moulée faite dans ces moules et des parties de la surface du moule, d'où il résulte que la surface de la pièce moulée est susceptible de présenter des rugosités nuisibles. On a essayé de réduire les rugosités de la pièce moulée et d'augmenter la durée du moule en secouant sur le moule un sac de matière meuble contenant de la poudre, mais bien que cette façon d'enduire le moule améliore dans certains cas, de façon appréciable le lisse de la pièce,
on ne peut compter sur elle pour remplir les surfaces en
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retrait qui se produisent dans des moules du genre en question ou pour empêcher l'adhérence entre des parties de la substance du moule elle-même et la pièce moulée adhérence qui entraîne la rugosité de la pièce moulée et abime le moule.
Le but de la présente invention est de réaliser certains perfectionnements dans l'application de l'enduit de poudre sèche sur les moules du genre en question.
On a découvert, selon l'invention, qu'en envoyant contre des portions contiguës du moule un jet de gaz porteur sec, chargé de matière sèche, fine et pulvérulente, on peut for- mer un enduit de particules faiblement adhérentes et fai- blement cohérentes sur la suface inégale du moule, en- duit qui remplit les parties en retrait de la surface du soûle et forme une surface intérieure lisse qui est de niveau avec les parties les plus élevées du moule ou qui recouvre complètement ces parties.
En coulant le métal fondu dans un moule ainsi enduit, il y a peu ou pas d'adhérence entre le métal de la pièce moulée et les matières consti- tuant le moule lui-même et les particules de poudre qui peuvent adhérer à la pièce moulée s'en vont facilement, pour la plus grande partie, par brossage, de sorte que la pièce moulée qui en résulte est remarquablement lisse et exempte de matière adhérente. En évitant l'adhérence entre les matières constituant lemoule lui-même et la @ pièce moulée, on peut retirer la pièce moulée du moule en endommageant le moins possible la surface du moule, de sorte que la durée de celui-ci s'en trouve sensiblement augmentée, c'est-à-dire qu'il est possible de couler un peu plus grand nombre de tuyaux dans un moule enduit de cette façon que cela n'a été possible jusqu'ici.
Lorsque l'atmosphère contient une quantité con- sidérable de vapeur d'eau, l'enduit a tendance à perdre
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son caractère sec en absorbant de l'eau dont la présence dans l'enduit est très nuisible, car, durant l'opération de moulage, elle est transformée en vapeur qui donne sur la surface de la pièce moulée des rugosités et des creux et il peut même en résulter des soufflures dans la pièce moulée.
Il est nécessaire, en conséquence, que le moulage s'effectue pendant que l'enduit est sensiblement sec, et ceci est obtenu de la façon la plus efficace et la plus satisfaisante en coulant le métal dans le moule préparé, très peu de temps après que le moule a été enduit et avant que cet enduit ait eu le temps de devenir sensiblement humide quoiqu'il soit également possible, au cas où l'enduit serait devenu sensiblement humide, d'enlever l'humidité en excès par la chaleur.
La quantité de matière d'enduit appliquée doit être telle qu'elle remplisse et mette de niveau les parties en retrait du moule et que cet enduit soit au moins sensiblement de niveau avec les parties les plus élevées et même, de préférence, que les parties les plus élevées de la surface du moule soient recouvertes par l'enduit quoique toutefois, sous une faible épaisseur.
En ce qui concerne la nature de la substance pulvérulente à appliquer sur le moule de la façon indiquée, on peut très bien utiliser n'importe quelle matière finement divisée pouvant enduire le moule qui, lorsqu'elle est soumise aux températures auxquelles elle est portée lorsqu'telle est au contact du métal fondu, n'adhère pas de façon sensible à la pièce moulée ou aux matières dont le moule lui-même est fait. Des substances telles que, par exemple, du ferro-silicium finement divisé et de la farine de silice conviennent bien, conformément à la pré-
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sente invention. De la poudre réduite à une finesse telle qu'elle passe dans un tamis de 32 mailles par pouce linéaire convient très bien.
En appliquant l'enduit au moyen d'un jet de gaz porteur , il est nécessaire que le jet donne aux particules de poudre sèche dont il est chargé une énergie suffisante pour que ces particules frappent la surface du moule, tandis qu'en même temps le volume et la vitesse du jet de gaz porteur doivent être réglés de façon que le gaz luimême ne frappe pas contre la surface du moule avec une énergie suffisante pour chasser les particules de matière déposées et accumulées sous forme d'enduit sur cette surface.
En ce qui concerne l'application de l'enduit sur la surface du moule, tout ce qui est nécessaire est qu'un jet de gaz porteur sec, chargé de poudre soit dirigé contre les parties du moule à enduire de façon à déposer sur les surfaces voisines un enduit continu en quantité suffisante pour remplir et mettre de niveau les parties en retrait de la surface du moule et produire un enduit lisse, faiblement adhérent et faiblement cohérent. qui empêche effectivement le métal que l'on coule de pénétrer dans les surfaces en retrait de la surface du moule et qui évite la formation de creux dans la pièce moulée en empêchant également que les parties les plus élevées de la surface du moule adhèrent à cette pièce moulée.
Pour aider à la compréhension du procédé selon l'invention, on a représenté sur le dessin annexé un appareil permettant la mise en pratique de ce procédé.
Sur ce dessin
La fig.l est une vue en élévation en coupe d'un
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moule centrifuge pour tuyaux, montrant l'appareil servant à l'application d'une substance pulvérulente sèche sur le moule.
La fig.2 est une vue en élévation en coupe d'un moule pour tuyaux garni de sable, montrant ltapplication de l'invention à ces genre de moule, et
La fig. 3 est une vue schématique en coupe à très grande échelle de la surface intérieure d'un moule garni de sable sur lequel un enduit de matière pulvérulente, finement divisée à été appliqué conformément à ltïnven- tion.
Le dessin représente un dispositif servant à appliquer une matière pulvérulente sur le moule et qui comporte un conduit 1 à une extrémité duquel est fixée une tuyère 2. Le conduit 1 est relié à un pistolet 3 au moyen duquel la matière pulvérulente est déposée dans un courant de gaz porteur qui est fourni par une tuyère 4 branchée sur un réservoir de gaz sous pression (non représenté).
La pression du gaz arrivant au pistolet est indiquée par le manomètre 5 et est réglée par le robinet 7. Un mécanisme approprié d'alimentation en poudre 8 amène la matière pulvérulente à la trémie 9 d'où elle passe dans le pistolet 3.
La fig.l représente l'application de c.et appareil à distribuer la poudre à un moule centrifuge à tuyaux du type alternatif, c'est-à-dire un moule pouvant se déplacer par rapport à la goulotte 10. Dans cet appareil, le conduit est porté par la goulotte 10 et la tuyère 2 est au voisinage du bec verseur 11. L'enveloppe du moule 15 est -représentée comme étant garnie de matière réfractaire 16 par exemple du sable siliceux. La disposition de l'appareil
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d'alimentation n'est pas représentée en détail, mais comme cela est représenté schématiquement, elle est analogue à celle qui est décrite dans le brevet belge 398.845 du 26 Septembre 1933.
La tuyère que l'on a jugée donnant les meilleurs résultats pour la mise en pratique de l'invention est analogue à celle qui est décrite dans le brevet belge 398.777 du 23 Septembre 1933.
La fig.2 représente une enveloppe de moule 15 garnie de sable 16. Ce genre de moule garni de sable peut être placé dans une machine centrifuge à couler les tuyaux.
Dans cette variante de l'invention, l'appareil servant à introduire la matière pulvérulente dans le moule est de préférence monté sur un chariot 20 qui se déplace sur les rails 21- Sur le chariot, est monté un support tubulaire 22 qui sert de monture de support pour le conduit. Grâce à ce mode de montage de l'appareil servant à distribuer la matière pulvérulente au moyen d'un gaz porteur, il est possible de faire pénétrer la tuyère 2 dans le moule et de l'enretirer à volonté. Cet appareil convient pour- garnir des coules qui sont fixes ou tournants.
Il est évident que dans toutes les variantes de l'invention, la tuyère 2 doit être dans une position telle par rapport à la garniture 16 qu'il/résulte l'application la plus efficace de la poudre. Ceci peut être obtenu, en partie, en réglant de façon convenable la.distance entre la tuyère et le garnissage du moule de toute façon commode, par exemple en déplaçant le moule ou la tuyère.
Sur la fig.3, on a représenté une partie du garnissage en sable 16 avec parties de sable 25 en saillie et des parties de la surface en creux 26, la matière d'enduit 27, sèche et finalement divisée, remplit le creux 26 et forme une surface lisse, placée légèrement au-dessus des
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parties en saillie 25.
Dans le fonctionnement de l'appareil représenté sur la fig.l, l'enveloppe 15 du moule, garni de sable 16, est amenée en position de fonctionnement, avec le bec 11 en regard de l'extrémité évasée du moule. On fait passer le gaz porteur dans le pistolet 3 en ouvrant le robinet 7 et la matière pulvérulente est amenée au pistolet en venant de la trémie 9, par le dispositif d'alimentation 8; il en résulte qu'un jet de gaz porteur, chargé de matière pulvérulente, est envoyé par la tuyère 2 contre la surface de garnissage 16, le moule étant en rotation.
Le métal fondu est amené à la goulotte 10 en venant d'une poche ou autre récipient approprié (non représenté) et, à mesure qutil est amené au moule par le bec 11, le moule est retiré, ce qui fait qu'un enduit de matière pulvérulente est placé sur le garnissage du moule et lorsque le moule a été com- plètement retiré, le tuyau coulé est fait. En d'autres termes, la matière d'enduit est appliquée légèrement en avant par rapport au métal fondu et dans la même opération. La vitesse suivant laquelle la poudre est amenée par la tuyère sur le moule en sable est telle qu'elle remplisse les creux 26 et, en fait, recouvre les parties en saillie 25 et forme une surface lisse et sensiblement de niveau, comme indiqué en 27.
La pièce moulée faite sur la surface lisse de la matière de revêtement est caractérisée par le fait qu'elle a une surface très lisse et qu'il n'y a pas de partie qui adhère au garnissage en sable. Non seulement la surface du tuyau est plus lisse que cela n'a été possible de le faire jusqu'ici, mais, du fait de cette surface extérieure lisse, le tuyau est sensiblement plus robuste que ceux dont la surface extérieure est plus ou moins rugueuse.
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Dans le fonctionnement d'un appareil tel que celui qui est représenté sur la fig2, l'enveloppe 15, avec le garnissage en sable 16, est mis en rotation au moyen d'un dispositif bien connu dans la partie. Le chariot 20 est mis en position de façon que la tuyère 2 se trouve au voisinage de l'extrémité évasée du moule et I on fait arriver de l'air sous pression appropriée au pistolet 3 par la tuyère 4; la matière pulvérulente sèche est amenée au pistolet par le tuyau 9 au moyen du dispositif dtali- mentation 8; il en résulte qutun jet de gaz porteur, chargé de poudre sèche, sort de la tuyère 2.
On retire alors le chariot 20 portant la tuyère 2 qui se déplace dans le moule d'où. il résulte qu'une bande hélicoïdale de matière d'enduit sèche, avec bords se recouvrant, se trouve déposée sur la surface du garnissage en sables remplissant les parties en retrait et égalisant la surface de celui-ci. Lorsque le moule a été convenablement enduit, il est placé en position voulue pour couler un tuyau, par exemple dans une machine à couler centrifuge ou, lorsque l'on doit faire un tuyau coulé avec bourrelet, le moule est combiné avec les appareils spéciaux servant à obtenir des pièces moulées avec bourrelets.
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METHOD OF APPLYING A LAYER OF PULVERULENT MATERIAL ON SAND-FILLED MOLDS "
The present invention relates to the casting of iron pipes in molds of compacted refractory material such as green sand molds or molds of a more durable nature intended for multiple use and made of a mixture of materials, which when it is cooked at suitable temperatures, gives a hard concreted mass.
With the process heretofore used, considerable adhesion occurs between the molded part made in these molds and parts of the mold surface, whereby the surface of the molded part is liable to exhibit harmful roughness. . Attempts have been made to reduce the roughness of the molded part and to increase the life of the mold by shaking a bag of loose material containing powder on the mold, but although this way of coating the mold improves in some cases, appreciably the smoothness of the part,
it cannot be counted on to fill the surfaces in
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shrinkage which occurs in such molds or to prevent adhesion between parts of the mold substance itself and the adhesion molded part which causes roughness of the molded part and damages the mold.
The object of the present invention is to achieve certain improvements in the application of the dry powder coating to molds of the type in question.
It has been discovered, according to the invention, that by sending against contiguous portions of the mold a jet of dry carrier gas, charged with dry, fine and powdery material, it is possible to form a coating of weakly adherent and weakly adherent particles. consistent on the uneven surface of the mold, a coating which fills the recessed portions of the base surface and forms a smooth interior surface which is flush with or completely covers the uppermost portions of the mold.
By casting the molten metal into a mold so coated there is little or no adhesion between the metal of the molded part and the materials constituting the mold itself and the powder particles which may adhere to the molded part. for the most part easily come off by brushing, so that the resulting molded part is remarkably smooth and free from adherent material. By avoiding adhesion between the materials constituting the mold itself and the molded part, the molded part can be removed from the mold with as little damage as possible to the surface of the mold, so that the life of the mold is reduced. significantly increased, that is to say that it is possible to cast a slightly larger number of pipes in a mold coated in this way than has hitherto been possible.
When the atmosphere contains a considerable amount of water vapor, the coating tends to lose
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its dry nature by absorbing water, the presence of which in the plaster is very harmful, because, during the molding operation, it is transformed into steam which gives on the surface of the molded part roughness and hollows and it may even result in blowholes in the molded part.
It is necessary, therefore, that the molding take place while the plaster is substantially dry, and this is most efficiently and satisfactorily achieved by casting the metal into the prepared mold very shortly thereafter. the mold has been coated and before this coating has had time to become noticeably wet although it is also possible, in the event that the coating has become noticeably wet, to remove excess moisture by heat.
The amount of coating material applied should be such as to fill and level the recessed parts of the mold and that this coating is at least substantially level with the uppermost parts and even, preferably, that the parts. the uppermost of the mold surface are covered by the plaster although however, in a small thickness.
With regard to the nature of the powdery substance to be applied to the mold in the manner indicated, any finely divided material which can coat the mold which, when subjected to the temperatures to which it is brought when heated, can be used. such is in contact with molten metal, does not adhere appreciably to the molded part or to the materials of which the mold itself is made. Substances such as, for example, finely divided ferro-silicon and silica flour are suitable, according to the pre-
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feels invention. Powder reduced to a fineness such that it passes through a 32 mesh per linear inch screen works well.
When applying the plaster by means of a jet of carrier gas, it is necessary that the jet give the particles of dry powder with which it is charged sufficient energy for these particles to strike the surface of the mold, while at the same time the volume and speed of the carrier gas jet must be adjusted so that the gas itself does not strike against the surface of the mold with sufficient energy to drive away the particles of material deposited and accumulated as a coating on this surface.
With regard to the application of the coating on the surface of the mold, all that is necessary is that a jet of dry carrier gas, charged with powder is directed against the parts of the mold to be coated so as to deposit on them. adjacent surfaces a continuous coating in sufficient quantity to fill and level the recessed portions of the mold surface and produce a smooth, weakly adherent and weakly coherent coating. which effectively prevents the metal being cast from entering the recessed surfaces of the mold surface and which prevents the formation of hollows in the molded part by also preventing the uppermost parts of the mold surface from adhering to this molded part.
To aid in understanding the method according to the invention, the appended drawing shows an apparatus enabling this method to be put into practice.
On this drawing
Fig. 1 is a sectional elevational view of a
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centrifugal mold for pipes, showing the apparatus for applying a dry powder substance to the mold.
Fig. 2 is a sectional elevational view of a mold for pipes lined with sand, showing the application of the invention to these kinds of molds, and
Fig. 3 is a schematic sectional view on a very large scale of the interior surface of a sand-lined mold to which a coating of finely divided, powdery material has been applied in accordance with the invention.
The drawing shows a device for applying a pulverulent material to the mold and which comprises a conduit 1 at one end of which is fixed a nozzle 2. The conduit 1 is connected to a gun 3 by means of which the pulverulent material is deposited in a stream. carrier gas which is supplied by a nozzle 4 connected to a pressurized gas tank (not shown).
The pressure of the gas arriving at the gun is indicated by the manometer 5 and is regulated by the valve 7. A suitable powder feed mechanism 8 brings the powdery material to the hopper 9 from where it passes into the gun 3.
Fig.l shows the application of this apparatus for distributing powder to a centrifugal pipe mold of the reciprocating type, that is to say a mold which can move relative to the chute 10. In this apparatus, the duct is carried by the chute 10 and the nozzle 2 is in the vicinity of the pouring spout 11. The casing of the mold 15 is represented as being lined with refractory material 16, for example siliceous sand. Device layout
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power supply is not shown in detail, but as shown schematically, it is similar to that described in Belgian patent 398,845 of September 26, 1933.
The nozzle which has been judged to give the best results for the practice of the invention is similar to that which is described in Belgian patent 398,777 of September 23, 1933.
Fig.2 shows a mold shell 15 lined with sand 16. This kind of mold lined with sand can be placed in a centrifugal pipe casting machine.
In this variant of the invention, the apparatus used to introduce the pulverulent material into the mold is preferably mounted on a carriage 20 which moves on the rails 21. On the carriage, is mounted a tubular support 22 which serves as a mount support for the duct. Thanks to this method of mounting the apparatus serving to distribute the pulverulent material by means of a carrier gas, it is possible to make the nozzle 2 penetrate into the mold and to withdraw it at will. This apparatus is suitable for filling castings which are fixed or rotating.
It is obvious that in all the variants of the invention, the nozzle 2 must be in such a position with respect to the lining 16 that the most efficient application of the powder results. This can be achieved, in part, by properly adjusting the distance between the nozzle and the mold lining in any convenient way, for example by moving the mold or the nozzle.
In Fig. 3 there is shown part of the sand lining 16 with protruding sand parts 25 and parts of the recessed surface 26, the plaster 27, dry and finally divided, fills the recess 26 and forms a smooth surface, placed slightly above the
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protruding parts 25.
In the operation of the apparatus shown in fig.l, the casing 15 of the mold, lined with sand 16, is brought into the operating position, with the spout 11 facing the flared end of the mold. The carrier gas is passed through the gun 3 by opening the valve 7 and the pulverulent material is supplied to the gun from the hopper 9, by the supply device 8; As a result, a jet of carrier gas, charged with pulverulent material, is sent by the nozzle 2 against the lining surface 16, the mold being in rotation.
The molten metal is supplied to the chute 10 from a ladle or other suitable container (not shown) and, as it is supplied to the mold through the spout 11, the mold is withdrawn resulting in a coating of powdery material is placed on the mold liner and when the mold has been completely removed, the cast pipe is done. In other words, the coating material is applied slightly forward of the molten metal and in the same operation. The rate at which the powder is fed from the nozzle onto the sand mold is such that it fills the hollows 26 and, in fact, covers the protrusions 25 and forms a smooth and substantially level surface, as indicated at 27 .
The molded part made on the smooth surface of the coating material is characterized by having a very smooth surface and there is no part which adheres to the sand filling. Not only is the surface of the pipe smoother than it has been possible to do so far, but because of this smooth outer surface the pipe is noticeably more robust than those with more or less rough outer surface. .
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In the operation of an apparatus such as that shown in fig2, the casing 15, with the sand lining 16, is rotated by means of a device well known in the section. The carriage 20 is put in position so that the nozzle 2 is located in the vicinity of the flared end of the mold and I is brought in the appropriate pressurized air to the gun 3 through the nozzle 4; the dry pulverulent material is supplied to the gun through the pipe 9 by means of the expander 8; the result is that a jet of carrier gas, charged with dry powder, comes out of the nozzle 2.
The carriage 20 carrying the nozzle 2 which moves in the mold from which is then withdrawn. as a result, a helical strip of dry plaster material, with overlapping edges, is deposited on the surface of the sand filling filling the recessed portions and leveling the surface thereof. When the mold has been properly coated, it is placed in the desired position for casting a pipe, for example in a centrifugal casting machine or, when it is necessary to make a cast pipe with a bead, the mold is combined with the special devices used. to obtain molded parts with beads.