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Procédé pour la fabrication de noyaux pour la prépa- ration de corps métalliques moulés creux La présente invention se rapport
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-...,)o ""=:':".",, pour la fabrication de noyaux pour la préparation de corps métalliques moulés creux d'une forme quelconque, et elle a pour but de procurer des noyaux d'un prix de revient économique et propxres dans leur usage, éliminent les cohtractions microscopiques et la formation de tensions dans la pièce moulée, et peuvent être facilement et rapidement éloignés de cette dernière.
Pour la fabrication des corps creug moulés en métal, on s'est servi jusqu'ici de noyaux en sable ou bien, dans la fonte en coquilles, de noyaux en acier.
Après que la fonte s'est refroidie, les noyaux de sable sont déxtruits et vidés ; lesnoyaux en acier doivent aussitôt après la solidification du flux de métal être retirés dans la direction de leur axe 'au moyen de dispositifs appropriés et être de nouveau engagés dans le
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moule pour la prochaine coulée.
Ces deux sortes de noyaux présentent de grands inconvénients tant dans leur fabrication que dans leur emploi.
Les caisses à noyaux nécessaires pour la préparation des noyaux de sable coûtent cher car elles doivent être composées avec beaucoup de peine de différentes pièces en bois.
La préparation et le mélange du sable du noyau entrainent des frais considérables d'encombrement, de main-d'oeuvre et de transport et sont en outre sujets à un dégagement indésirable de poussières. De plus, ces noyaux doivent être brûlés à une haute température. Le sable ne peut pas reproduire d'une manière suffisamment précise les contours désirés, et il exige des liaisons organiques pour être solide. Ces liaisons organiques doivent être consumées, évaporées ou carbonisées par la température du métal qui baigne le noyau. Mais en même temps le noyau qui est poreux doit absorber les gaz qui se dégagent du bain de métal pendant la solidification, de sorte que des conduits d'air doivent être disposés dans le noyau ou bien des cordons de cire noyés pour pouvoir décharger les gaz produits.
De nombreux noyaux doivent être renforcés par des armatures spéciales en fil métallique ou similaire pour leur permettre de résister à la pression du métal.
Par suite de la destruction des liaisons organiques aprèsla coulée, le noyau doit être rendu capable de céder à la pression de contraction du métal pour éviter des retraits microscopiques et des tensions dans la fonte.
Le vidage du sable du noyau après le refroidissement de la fonte doit être opéré à la main, il demande beaucoup de temps et est de nouveau sujet à un développement
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préjudiciable de poussières. Il se produit fréquemment à la surface du noyau une liaison mécanique du sable avec le métal qui est alors regueux et à peine visible, et il en résulte une croûte de fonte qui est gênante pour l'usinage ultérieur de la pièce.
Les noyaux en acier qui sont employés dans le fonte en coquilles doivent être coniques, ou bien d'autres moyens auxiliaires doivent être prévus si les noyaux doivent être retirés après la solidification du métal liquide.
Sous l'influence de la température pendant l'opération, les noyaux se déforment et deviennent à leur surface tellement rugueux qu'ils ne donnent qu'un court service en comparaison de leur prix de revient élevé. Le plus grand inconvénient des noyaux fixe consiste cependant en ce qu'ils ne peuvent pas être sectionnés et que le moment du retrait du noyau ne peut jamais être déterminé exactement, de sorte que le métal s'est déjà resserré sur le noyau et que par suite la contraction du métal a été empêchée avant que le noyau n'ait pu être retiré.
Il a maintenant été constaté que tous ces inconvénients peuvent être écartés d'un seul coup si pour la préparation des noyaux on suit une méthode oomplétement nouvelle. Cette méthode consiste en ce que dans des moules de noyaux sont préparés en barbotine, par moulage au renversé, des noyaux creux poreux et à arêtes vives, solubles dans l'eau qui se séparent du moule de noyau et après le séchage à l'air sont solides et stables à la température.
La barbotine est faite de substances inorganiques,avec ou sans addition de liaisons.
Dans cette méthode de fabrication des noyaux,'la construction des caisses coûteuses de noyaux devient tout
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d'abord superflue, car on peut employer de simples caisses de moules en plâtre. Comme on n'emploie plus du tout de sable, la préparation et le mélange de celui-ci disparaissent ainsi que le dégagement de poussières préjudidiables à la santé des opérateurs pendant la fabrication et la destruction des noyaux. Comme les noyaux ne renferment plus aucune liaison organique, celle-ci ne dégage plus de gaz si les noyaux sont baignés par le métal en fusion. Les noyaux sont poreux de sorte qu'ils peuvent absorber dans leur grand espace creux les gaz libérés par le métal.
Les grands noyaux compliqués, malgré la faibl e spaisseur de leur parois, sont également fixes, de dimensions exactes et de contours nets avant comme pendant la coulée. Les noyaux sont lisses à l'extérieur et ne s'attachent jamais au métal du bain de fusion, de sorte que la chambre creuse de la pièce moulée est toujours métalliquement pure et lisse.
La fabrication de ces noynaux se fait d'après le procédé du moulage au renversé connu dans l'industrie céramique. Les caisses de noyau enplâtre se composent de deux parties ou davantage et sont pourvues d'une ouverture pour la coulée et la décharge de la barbotine. celle-ci peut consister en argile, kaolin, quartz, chamotte, sulfate de baryte ou autres matières appropriées similaires avec addition d'agents de fluidification. La seule condition est que le noyau qui est formé par la barbotine dans le moule en plâtre se détache de la caisse du moule et après le séchage l'air soit fixe, perméable aux gaz et stable à la température. L'épaisseur de la paroi se règle d'aprs la grandeur et la forme du noyau ainsi que d'après son emploi au point de vue du métal en fusion.
Les petits noyaux pour métaux lègers, par exemple, n'ont besoin que d'avoir l'épaisseur d'une feuille de papier.
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L-avantage le plus important du procédé suivant l'invention consiste cependant dans la tenue des noyaux pendant la solidification du flux métallique qui les entoure et qui empêche sans la moindre difficulté toute tension dans la pièce moulée
Comme, par exemple, les argiles et kaolins gras se contractent davantage, dans le domaine des températures en question pour le but actuel, que les métaux de fontes industrielles, on peut toujours obtenir, par le choix des matières appropriées et l'addition d'amaigrissants la contractions des noyaux qui convient pour le métal à couler.
Les noyaux fabriqués suivant le procédé de l'invention peuvent ainsi, au point de vie de leur contraction, être adaptés exactement au coefficient de contraction du métal fondu, de sorte qu'on obtiendra une fonte saine, libre de tensions et de contractions microscopiques puis que nulle résistance ne s'oppose au métal qui se contracte./
Aux températures habituelles, la matière du noyau demeure tendre après la fonte et ne présente aucune trace de détérioration. On a cependant aussi la possibilité de composer la barbotine de telle sorte que la matière du noyau -particulièrement aux températures des métaux à haut degré de fusion - se durcisse et que le noyau se rompe pendant la continuation de la contraction du métal.
Le dénoyautage est en conséquence extrêmement simple et peut s'effectuer de deux manières différentes : s'il s'agit d'un noyau resté tendre, il suffit de plonger dans l'exau les moulages obtenus, et le noyau kk soluble dans l'eau se dissout alors immédiatement. La barbotine peut ensuite être complètement éloignée de la fonte en agitant
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cette dernière dans l'eau. S'il s'agit de noyaux durcis et cassés, il suffit de secouer le moulage pour en faire sortir les morceaux du hoyau. Dans les deux cas, il ne se produit également aucun dégagement de poussières pendant le dénoyautage, de sorte que toutes les conditions préjudiciables a la santé des opérateurs se trouvent éliminées.
La réalisation complète du procédé s'effectue de la manière suivante : après la préparation du moule en plâtre, celui-ci est rempli de barbotine ayant la composition désirée, après quoi la barbotine se dépose peu à peu sur les parois du moule. Le temps nécessaire pour le dépôt du moule creux dans l'épaisseur désirée étant écoulé, la barbotine non déposée est déchargée en renversant le moule, et le corps de noyau creux qui s'est formé sur les parois du moule se contracte progressivement en se détachant des parois et peut ensuit être séché à l'air et retiré du moule sous la forme d'un noyau creux solide, poreux et stable à la température. Les parois du noyau creux sont complètement lisses et présentent les contours nets désirés et qui ne peuvent jamais être obtenus dans les noyaux en sable.
Les noyaux sont alors placée dans les moules de fusion et le métal est coulé. Le noyau se contracte suivant les propriétés de sa matière en même temps que le métal et peut ensuite être éloigné dans un bain d'eau ou bien, si le moule se durvit, il se casse sous l'effet de la contraction du métal et peut être éliminé en morceaux en secouant le moulage.
Le procédé pour la fabrication des noyaux peut naturellement être employé exactement de la même manière pour la préparation des autres parties intérieures qui, pendant le moulage, doivent se prêter à l'effet de tenaille du mé-
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tal qui se contracte.
Si on veut avoir des noyaux tout particulièrement poreux pour les métaux à fondre avec grand dégagement, de gaz on peut facilement obtenir une telle porosité artificielle soit par l'addition d'éléments dont certaines propxriétés physiques doivent être utilisées, soit par la voie mécanique au moyen de trous appropriés.
Dans les deux cas, la porosité dérirée est obtenue sans porter le moindre préjudice aux propriétés du noyau creux.
Comme éléments d'addition dont les propriétés physiques doivent être utilisées viennent en question les substances qui s'évaporent à des températures relativement basses, la naphtaline par exempla. On astique ainsi le fait connu de l'emploi de certaines matières qui s'évaporent à des températures relativement basses, de manière que cette évaporation se produise dans le noyau creux préparé, de sorte quaux endroits où se trouvent la matière qui s'évapore il existe après une telle évaporation des chambres creuses qui augmentent la porosité du noyau. Le grand avantage consiste alors en ce qu'on peut produire avec la plus grande précision le degré de porosité qui répond à toutes les exigences par un dosage approprié des éléments d'addition et une grandeur correspondante du noyau.
Les ingrédients ajoutés naturellement ne doivent pas être solubles dans l'eau, car autrement ils seraient déjà dissous dans la barbotine d'argile. La naphtaline est particulièrement appropriée au but actuel car elle est bon marché, insoluble dans l'eau, s'évapore à des températures relativement basses et n'alté- re en aucune manière les propriétés de la barbotine ; forme ainsi dans une certaine mesure, dans la texture du noyau
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un corps étranger qui peut être éloigné d'une manière simple pour un moment déterminé. Il existe naturellement en dehors de la naphtaline toute une série de matèrês appropriées dont le choix est réglé par les conditions prédéterminées.
L'évaporation de l'agent d'addition peut se faire de différentes manières et est également réglée par les conditions posées par le métal à couler. Ou bien l'évaporation peut avoir lieu pendant le séchage du noyau, le séchage étant alors opéré à une température qui produit l'évaporation de l'agent, ou bien on laisse l'évaporation se réaliser pendant le coulée alle-même par suite de la chaleur du métal en fusion, mais les circonstances doivent être prévues de manière que l'évaporation se produise subitement au moment de la coulée pour assurer une décharge immédiate des gaz qui se dégagent aussitôt. En tout cas,on ne peut recourir à ce dernier moyen que si le métal en fusion m'éprouve pas déjà, même par suite d'un arrêt momentané de la décharge des gaz, une modification dans sa surface qui est en contact avec le noyau.
Comme les noyaux creux en barbotine peuvent être exécutés avec une paroi extrêmement mince, l'évaporation de l'agent d'addition devrait être possible aussi, dans de nombreux cas au moment même de la coulée.
La grande porosité nécessaire peut être aussi obtenue par la voie mécanique en faisant dans le noyau creux moulé et fini, à la consistance visqueuse solide, un grand nombre de trous traversant complètement le noyau mais d'un diaètre tellement petit que le métal coulé tout autour du noyau ne puisse pas y pénétrer.
Ces trous forment alors les conduits d'arrivée des gaz à la chambre creuse xxx de l'intérieur du noyau qui constitue le canal de décharge. Comme dans les points du
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noyau creux où une dérivation particulièrement favorable des gaz est nécessaire on peut disposer des trous 'spécia- lement nombreux, on a toujours sous la main la faculté de répartir les trous à volonté sur toute la surface du noyau creux, et d'adapter la porosité dans tous les points des noyaux même les plus compliqués de manière à répondre à toutes les exigences.
uand la préparation des trous se fait mécaniquement, elle peut être effectuée de plusieurs manières et sur une base d'autant plus économique qufon peut facilement arriver à produire 10.000 trous à la minute.
Un dispositif particulièrement pratique pnur faire les trous qui traversent les parois des noyaux creux est représenté schématiquement par le dessin ci-joint dans lequel : la figure 1 est une coupe longitudinale de l'appareil suivant la ligne A-B de la figure 2, et la figure 2 est une coupe longitudinale suivant la lighe C-D de la figure 1.
L'Appareil se compose d'un carter a en forme de poignée dans laquelle est disposé un axe tournant b qui constitue, soit l'extrémité d'un arbre flexible, soit l'extrémité d'un arbre de moteur, ce moteur étant monté dans la partie supérieure non représentée de la poignée a.
L-axe b porte à son extrémité une partie renforcée ± qui est pourvue d'une rainure coxurbe d formant, par exemple, une rampe de 8 x 10 mm.
Dans la rainure d est engagé, au moyen d'un pivot de guidage e, un curseur! pour vu à son extrémité inférieure d'un porte-aiguilles g Sur le porte-aiguilles sont disposées un -certain nombre d'aiguilles h qu, dans la position la plus haute du curseur sont ramenées direotement du carter a, et dans sa position la plus basse se
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projettent en dehors du carter a sur une longueur égale à la hauteur de la rainure d L'axe b et le curseur f sout gui- dés dans des coussinets 1 représentés schématiquement.
Le mouvement de rotation de L'auxe b et du tambour à rampe ± est transmis par la rainure ± et le pivot e au curseur f sous forme de vouvement de va-et-vient, de sorte que les aiguilles h montées dans le porte-aiguilles à l'extrémité du curseut f peuvent percer des trous dès que l'appareil est promené à la main à la surface du noyau.
La poignée peut être feite, par exemple, sous la forme connue d'une tondeuse et peut aussi être commandée d'une manière analogue. Comme un teil appareil peut tacitement faire 2. 000 tours par minute, d'est-à-dire produire 2. 000 courses du porte-aiguilles, avec cinq aiguilles dans ce dernier on peut faire 10.000 tours par minute. Ce nombre peut naturellement être augmenté à volonté, le porte-ai guilles pouvant comporter un nombvre quelconque d'aiguilles.
Le diamètre des trous à faire dans les noyaux creux sera normalement de 0,1 à 0,2 mm, la moyenne de 0,15 mm étant la dimension la plus avantageuse. Avec des trous de cette grandeur on a la sécurité que le métal coulé autour du noyau ne peut pas y pénétrer.