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Procédé de coulée d'alliages, en particulier d'alliages de cuivre, dans des moules métalliques.
On sait que le moulage de métaux par cou- lée de ceux-ci dans des moules s'effectue usuellement en laissant le métal fondu s'écouler sous l'effet de son propre poids. On dispose à cet effet l'orifice de coulée au-dessus de la Mérité du moule destinée à for- mer ltobjet moulé. Cette disposition de l'orifice de coulée s'utilise d'une manière tout à fait générale,
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aussi bien pour la coulée en moules de métaux lourds que pour celle de -taux légers. Le courant ou jet de métal fondu peut âtre amené directement dans la cavité du moule, ou bien on le! fait passer par des orifices spéciaux de la. même façon que pour le moulage en sable.
Or, pour le moulage de métaux lourds, en particulier d'alliages de cuivre, le courant de métal ne doit pas pénétrer dans le moule en chute directe ou en flots commendans le moulage en sable. La fabri- cation de pièces moulées utilisables en métaux lourds, en particulier en alliages de cuivre, n'est devenue pos- sible que lorsqu'on s'est rendu compte de la nécessité de prévoir un guidage du mêtal pour son entrée dans le moule, ce dernier étant, à. cet effet, maintenu incliné pendant la coulée, afin que le métal s'y écoule à son point de chutes On est bien arrivé par ce moyen à obte- nir des pièces moulées de belle apparence et à surface lisse,
mais on s'est heurté cependant à des difficultés tout à fait particulières pour obtenir une compacité suffisante, telle que celle nécessaire notamment pour les armatures destinées aux fortes pressions. Ces dif- ficultés proviennent tout d'abord de la présence de l'air contenu dans le moule, qui ,par suite de la haute température du mâta! fondu, se dilate au multiple de son volume et engendre une contre-pression qui oppose une résistance à l'écoulement du métal dans le moitié, On doit alors s'efforcer de remplir le moule dams le temps le plus court possible, avec le métal très fluide, de telle sorte que ce dernier aille plus vite que ltair qui sort du moule en sens contraire4 Pour permettre à l'air de s'échapper,
on dispose au point le plus haut du moule; au voisinage de l'entrée du métal, revente qui se remplit en dernier de métal et par suite permet
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l'échappement de l'air. Si l'on ne parvient pas à refouler complètement l'air hors du moule sous l'action du métal que l'on y coule, la pièce moulée obtenue présente des fissures et des soufflures. Le courant de métal produit dans le moule des remous ou tourbillon- nements qui emprisonnent l'air, tandis qu'en d'autres points l'air se trouve comprima dans les angles et y forma des matelas d'air, car il ne trouve aucune voie de sortie. Ces matelas d'air rendent l'évacuation de la chaleur irrégulière et de ce fait la structure de la pièce se forme aussi irrégulièrement; il en résulte des tensions et la formation de fissures.
On voit donc que l'obtention de pièces moulées utilisables, présen- tant une compacité suffisante, nécessite l'élimination complète de l'air contenu dans le moule, ce que l'on n'est pas toujours arrivé jusqu'ici à. réaliser avec certitude*
La présente invention permet dtatteindre ce résultat; elle consiste à cet effet à couler le métal par le fond du moule et à le refouler progressivement dans celui-ci, du fond vers l'extrémité opposée, sous l'action du poids du métal qui continue à arriver.
Après de longues et laborieuses recher- chas, le Demandeur s'est rendu compte en effet que lorsqu'on dispose, conformément à l'invention, l'orifice de coulée à l'endroit du fond du moule, le métal qui mon- te dans ledit moule refoule celui qui s'y trouve déjà et chasse en même temps devant lui vers le haut l'air, qui peut alors facilement '..s'évacuer par un évent, La montée du mtal dans le moule peut être assurée en fai- saut basculer ce dernier pendant la coulée de telle sor- te Que le conduit par lequel pénètre le métal, qui est placé au point le plus bas du moulent qui est tout d'a-
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bord sensiblement horizontale se trouve lentement amené. dans la position verticale.
Contrairement à ce qui se passe dans les procédés de coulée en moules connus jusqu'ici, dans lesquels la partie du moule située du coté: de l'orifice de coulé$ se trouve remplie en der- nier par le métal, dans le procédé conforme, à l'inven- tion, cette partie du moule se trouve au contraire remplie de métal dès le début de la coulée et reste pleine jusqu'à la fin, le métal coulée au début étant refoulé: progressivement à l'intêrieur du moule par le mâtal qui continue à. arriver* L*orifice de coulée doit ici demeurer plein de façon permanente, pendant toute la coulée,, afin d'empêcher une interruption du flux de métal qui s'élève dans le moule.
En outre, le con- duit d'amenée du métal doit toujours demeurer perpen- diculaire à la direction d'écoulement du métal, de ma- nière que ce dernier demeure toujours soumis à la même pression,'-tandis que l'orifice de coulée est maintenu constamment plein- et remonte à l'intérieur du moule.
Le pivotement de celui-ci doit s'effectuer pendant la coulée de telle sorte que, l'orifice de coulée restant toujours plein, la métal s'écoule de faqon uniforme dans le moule et monte dans ce dernier.
La description qui va suivre et le dessin annexé; se rapportent à un mode d'exécution de l'inven- tion donné à titre d'exemple non limitatif, étant en- tendu que les caractéristiques qui ressortent tant du dessin que du texte font partie de 1'invention.
Le moule 1, qui est représenté sur la figé 1 dans sa position initiale, sert à la fabrication d'un corps de soupape 2; il est disposé de telle sorte, au moyen d'un support 3, que le conduit 4 par lequel
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on fait arriver le métal débouche sur le fond dudit moule. On coule donc le métal par ce conduit 4 et en mena temps --;.- - l'on fait pivoter le moule, de la façon représentée sur la fig. 2, de sorte que le métal, sous l'effet de la pression de celui qui continue à arriver par le conduit 4 - qui reste toujours plein - se trouve refoulé vert le haut à l'intérieur du moule.
De cette manière, l'air qui se trouve dans le moule est chassé régulièrement vers le haut et sort par les évents ou orifices d'évacuation de l'air 5 ou 6, ménagés à la par- tie supérieure du moule. Lorsque la coulée est terminée, le moule occupe la position représentée sur la fig.3, dans laquelle le conduit d'amenée 4 est sensiblement vertical. Comme on le voit sur les dessins, le conduit 4 est sensiblement perpendiculaire à la direction sui- vant laquelle le métal s'écoule à l'intérieur du moule par suite le métal, à. son entrée dans la moule, a déjà la direction de coulée correspondante à la forme de la pièce à mouler, ce qui facilite l'ascension uniforme du métal dans le moule.
Il y a en outre intérêt à faire déboucher le conduit 4 directement dans la cavité du moule; on n'a ainsi plus besoin de canaux d'amenée spéciaux pour le métal à couler. De ce fait les massalottes ou têtes perdues sont très petites comparativement à la pièce moulée, et par conséquent les pertes de métal causées par la fusion des dites têtes sont très réduites. On a en outre l'avantage d'une simplification des moules.
Il y a intérêt à secouer le moule pendant la coulée, de manière à permettre au remplissage de s'effectuer de manière uniforme et à améliorer la struc- ture de la pièce moulée.
Le métal fondu qui monte dans le moule ne
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rencontre - grâce à. la bonne évacuation de l'air - aucune résistance de la part da l'air contenu dans le moule:: d'antre part le métal se. trouve poussé, sous, 1''effet de son propre poids, dans tous les coins et an- glas.. grâce au basculement du moule, ce qui permet d'ob- tenir une pièce moulée à. arêtes et angles particulière!!!. ment nets et sans cavités ou creux* fl confient d'assurer au moule une tempé- rature aussi basse que possible et à. cet effet on re- froidit le moule avant chaque opération de coulée par exemple -en: le plongeant dans de l'eau, à. en'ciron- 100 C.
Gradée au pivotement que le moule subit pendant la cou- lée, le métal que 1'on coule se trouve refoulé dans tous les angles du moule par le mtal qui continue à. arriver. malgré la forte évacuation de chaleur qui se produit en raison de la basse température du moule; on obtient par suite une pièce moulée de compacité, suffi- sante et à arêtes bien nettes.
L'utilisation de moulas fortement refroidis - moyen qui., en lui-même,, aurait d'ailleurs déjà. été proposé' - présente en autre l'avan- tage particulier, ±ci, de permettra d'obtenir pour la pièce:
moulés une surface bien unie à éclat métallique, surtout si l'on ajoute au métal de coulée,- de façon connue en soi, de petites quantités de silicium, manga- nèse, aluminium., glucinium, thorium., magnésium, ou cal- cium, en vue de former une mince' couche de protection sur la pièce moulée, et si l'on coule la métal à une température qui, suivant la composition de l'alliage, est de 100 à 200 C inférieure à celle que l'on observe usuellement pour le moulage en sable.
Alors que l'on devait jusqu.ici, dans les procédés de coulée en moulas maintenir la température de coulée aussi uniforme et peu élevée que possible, le procédé conforma à l'inven- tion permet d'opérer à une température relativement
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plus élevée sans cependant qu'il en résulte d'effet nuisible sur la qualité de la. pièce, moulée.
L'invention peut être appliquée au moulage de corps creux et d'armatures aussi bien avec noyaux métalliques qu'avec noyaux de sable, suivant la forme de la pièce moulée.
Le fait dtintroduire le métal de coulée à la base du moule, conformément à l'invention, présente en outre le grand avantage de prolonger considérablement la durée d'utilisation des moules métalliques. On s'est rendu compte en effet que, quand bien marne on constitue le moule en un matériau uniforme, le moule s'use forte- ment aux endroits sur lesquels vient passer le métal que l'on coule; en effet la structure du matériau constituant le moule se désagrège en ces points, par suite du départ n'est de carbone.
Par contre le moule/que peu attaqué aux en- droits auxquels le métal monté à l'intérieur du dit moule
Grâce à l'invention on arrive ainsi à augmenter au moins du double la durée d'utilisation des moules qui suppor- taient jusqu'ici environ 15.000 à 20.000 coudées; il y a là un progrès industriel considérable, car la fabrication des moules est très coûteuse.
L'adoption du mode de coulée, par ascen- sion du métal dans le moule, suivant l'invention, per- met également une utilisation sensiblement meilleure du métal à couler ; l'invention permet en effet de fabriquer en une seule opération, à partir de métaux bruts de toute composition voulues, des pièces ou objets terminés de qualité supérieure, qui peuvent être utilisés directe- ment sans autre traitement ultérieur.
Ce qui est très important à ce sujet c'est que la qualité et la pureté du métal brut dont on se sert ne doit obéir à aucune condition déterminée; c'est ainsi par exemple que l'on peut utiliser directement. des vieux mataux de qualités
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différentes, comme des déchets- de laiton,. des tournures non affinées, etc.. qui jusqu'ici devaient être soumis à un traitement métallurgique particulier, On économise
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ainsi 1,,eforta perte 'd* environ 50 z- que représente un tel traitement, ainsi qu& les frais qu'il entraîne;
cet avantage est particulièrement important pour les alliages de cuivre de qualité supérieure, à l'utilisa- tion économique desquels on attache justement en ce moment une très grande valeur.
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Limrantion prèsente donc un gros intérêt pratique et économique, en particulier pour le travail des alliages de cuivre. et ce, de préférence, pour des alliages à teneur en ouivre supérieure à 50 %-.
REVENDICATIONS
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. 1 2'racdé. de coulée en moules d'allia- ges, en particulier d'alliages de cuivre, caractérisé par le fait que le matai est coulé par le fond du moule et que le métal que l'on fait arriver progressivement refoule,, par l'effet de son propre poids, la métal déjà coulé . l'intérieur du moule.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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A method of casting alloys, in particular copper alloys, in metal molds.
It is known that the casting of metals by casting them in molds is usually carried out by allowing the molten metal to flow under the effect of its own weight. For this purpose, the pouring orifice is placed above the merit of the mold intended to form the molded object. This arrangement of the pouring orifice is used in a quite general manner,
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both for casting in heavy metal molds and for that of light rates. The stream or jet of molten metal can be brought directly into the mold cavity, or else it is! passes through special holes in the. same as for sand casting.
Now, for the casting of heavy metals, in particular copper alloys, the metal stream must not enter the mold in direct fall or in waves like sand casting. The manufacture of molded parts which can be used in heavy metals, in particular in copper alloys, only became possible when the need to provide guidance for the metal for its entry into the mold was realized. , the latter being, at. this effect, kept inclined during casting, so that the metal flows through it at its drop point. By this means, we have succeeded in obtaining molded parts with a beautiful appearance and a smooth surface,
however, quite particular difficulties have been encountered in obtaining sufficient compactness, such as that necessary in particular for reinforcements intended for high pressures. These difficulties arise first of all from the presence of the air contained in the mold, which, as a result of the high temperature of the mast! molten, expands to a multiple of its volume and generates a back pressure which opposes a resistance to the flow of the metal in the half, One must then try to fill the mold in the shortest possible time, with the metal very fluid, so that the latter goes faster than the air coming out of the mold in the opposite direction 4 To allow the air to escape,
we have at the highest point of the mold; in the vicinity of the entrance to the metal, resale which fills up last with metal and therefore allows
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air exhaust. If it is not possible to completely force the air out of the mold under the action of the metal being poured into it, the molded part obtained exhibits cracks and blowholes. The metal current produces eddies or swirls in the mold which trap the air, while at other points the air is compressed in the angles and formed air mattresses there, because it does not find no way out. These air mattresses make the heat dissipation uneven and therefore the structure of the room is also formed irregularly; this results in stresses and the formation of cracks.
It can therefore be seen that obtaining usable molded parts, having sufficient compactness, requires the complete elimination of the air contained in the mold, which has not always been achieved so far. achieve with certainty *
The present invention makes it possible to achieve this result; it consists for this purpose in pouring the metal through the bottom of the mold and in gradually pushing it back into the latter, from the bottom towards the opposite end, under the action of the weight of the metal which continues to arrive.
After long and laborious research, the Applicant has indeed realized that when, in accordance with the invention, the pouring orifice is placed at the location of the bottom of the mold, the metal which rises. in said mold pushes back the one which is already there and at the same time expels the air in front of it upwards, which can then easily '... escape through a vent. The rise of the metal in the mold can be ensured by cause the latter to tilt during the casting so that the conduit through which the metal enters, which is placed at the lowest point of the mold which is all a-
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substantially horizontal edge is slowly brought. in the vertical position.
Contrary to what happens in the mold casting processes known hitherto, in which the part of the mold located on the side: of the pouring orifice $ is last filled with the metal, in the conforming process , according to the invention, this part of the mold is, on the contrary, filled with metal from the start of casting and remains full until the end, the metal poured at the start being pushed back: gradually inside the mold by the mast which continues to. arrive * The pouring orifice must here remain permanently full, throughout the pouring, in order to prevent an interruption of the flow of metal which rises in the mold.
In addition, the metal supply line must always remain perpendicular to the direction of flow of the metal, so that the latter always remains subject to the same pressure, '- while the orifice of the metal casting is kept constantly full- and goes back inside the mold.
The pivoting thereof must take place during the casting so that, the pouring opening always remaining full, the metal flows uniformly in the mold and rises in the latter.
The following description and the accompanying drawing; relate to an embodiment of the invention given by way of non-limiting example, it being understood that the characteristics which emerge both from the drawing and from the text form part of the invention.
The mold 1, which is shown in Fig. 1 in its initial position, is used for the manufacture of a valve body 2; it is arranged in such a way, by means of a support 3, that the duct 4 through which
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the metal is brought to the bottom of said mold. The metal is therefore poured through this conduit 4 and at the same time -; .- - the mold is rotated, as shown in FIG. 2, so that the metal, under the effect of the pressure of the one which continues to arrive through the duct 4 - which always remains full - is pushed back upwards inside the mold.
In this way, the air which is in the mold is expelled regularly upwards and leaves through the air vents or openings 5 or 6, provided in the upper part of the mold. When the casting is finished, the mold occupies the position shown in FIG. 3, in which the supply duct 4 is substantially vertical. As can be seen in the drawings, the conduit 4 is substantially perpendicular to the direction in which the metal flows inside the mold hence the metal to. its entry into the mold, already has the direction of casting corresponding to the shape of the part to be molded, which facilitates the uniform rise of the metal in the mold.
It is also advantageous to cause the duct 4 to open directly into the mold cavity; This eliminates the need for special feed channels for the metal to be cast. As a result, the weights or lost heads are very small compared to the molded part, and consequently the metal losses caused by the melting of said heads are very small. There is also the advantage of simplifying the molds.
It is beneficial to shake the mold during casting, so as to allow the filling to take place evenly and to improve the structure of the molded part.
The molten metal rising in the mold does not
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meeting - thanks to. good air evacuation - no resistance from the air contained in the mold :: on the other hand the metal is. finds pushed, under, the effect of its own weight, in all corners and angles .. thanks to the tilting of the mold, which allows to obtain a molded part to. particular edges and angles !!!. neat and without cavities or hollows * fl entrust to ensure the mold temperature as low as possible and at. for this purpose, the mold is cooled before each casting operation, for example - by immersing it in water, at. about- 100 C.
Graduated from the pivoting which the mold undergoes during casting, the metal which is being cast is forced into all the angles of the mold by the metal which continues to flow. arrive. despite the strong heat dissipation that occurs due to the low temperature of the mold; this results in a molded part of sufficient compactness and with very clear edges.
The use of strongly cooled mussels - a means which, in itself, would have already. been proposed '- presents in addition the particular advantage, ± ci, of making it possible to obtain for the part:
cast a well-even surface with a metallic luster, especially if one adds to the casting metal, - in a manner known per se, small quantities of silicon, manganese, aluminum., glucinium, thorium., magnesium, or cal- cium, in order to form a thin protective layer on the molded part, and if the metal is cast at a temperature which, depending on the composition of the alloy, is 100 to 200 ° C. lower than that which usually observed for sand casting.
While it was heretofore necessary in mold casting processes to maintain the casting temperature as uniform and low as possible, the process according to the invention allows to operate at a relatively low temperature.
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higher without having any detrimental effect on the quality of the. piece, cast.
The invention can be applied to the molding of hollow bodies and reinforcements both with metal cores and with sand cores, depending on the shape of the molded part.
The fact of introducing the casting metal at the base of the mold, in accordance with the invention, also has the great advantage of considerably extending the service life of the metal molds. We have in fact realized that, when the mold is made of a uniform material, when good marl is made, the mold wears out strongly in the places over which the metal which is being poured passes; in fact the structure of the material constituting the mold disintegrates at these points, as a result of the departure is carbon.
On the other hand, the mold / that little attacked at the places where the metal mounted inside the said mold
Thanks to the invention, it is thus possible to increase at least twice the useful life of the molds which hitherto supported about 15,000 to 20,000 cubits; there is considerable industrial progress here, because the manufacture of molds is very expensive.
The adoption of the method of casting, by rising metal in the mold, according to the invention, also allows a significantly better use of the metal to be cast; the invention in fact makes it possible to manufacture in a single operation, from raw metals of any desired composition, finished parts or articles of superior quality, which can be used directly without further subsequent treatment.
What is very important about this is that the quality and the purity of the raw metal which is used must not obey any determined condition; it is thus for example that one can use directly. old quality materials
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different, like scrap- of brass ,. unrefined turnings, etc. which until now had to be subjected to a particular metallurgical treatment.
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thus the loss of about 50% which represents such a treatment, as well as the costs which it entails;
this advantage is particularly important for high quality copper alloys, the economical use of which at present very high value is attached.
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Limrantion is therefore of great practical and economic interest, in particular for working with copper alloys. and this, preferably, for alloys with an ouivre content greater than 50% -.
CLAIMS
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. 1 2 'rooted. for casting in molds of alloys, in particular of copper alloys, characterized in that the matai is poured from the bottom of the mold and that the metal which is made to arrive gradually pushes back, by the effect of its own weight, the metal already cast. inside the mold.
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