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"Procédé et appareil pour le coulage de métal."
Cette invention concerne un procédé et un appareil pour le coulage de métal.
Le but principal de l'invention est de prévoir une méthode et un appareil pour la production de coulages purs de poids spécifique élevé et de haute résistance à la traction et qui sont pratiquement débarassés de soufflures.
Un autre but de l'invention est de produire un coulage auquel on peut incorporer un degré variable de dureté ou de recuisson en contrôlant convenablement l'opération de coulée.
En vue d'atteindre les buts précités et conformément à 1' invention, l'opération de coulée peut être effectuée sous pres- sion gazeuse, cette pression restant maintenue pendant la solidification du métal.
La méthode de l'invention consiste à fondre le métal, à l'introduire de force dans le moule sous une pression gazeuse, et à maintenir la pression gazeuse.pendant la solidification du métal.
La méthode peut consister à fondre le métal à l'aide d'une flamme de gaz et à utiliser les gaz brûlés pour produire la pression nécessaire pour effectuer l'opération de coulée.
La méthode peut consister en outre à utiliser de l'air sous pression et du gaz pour former la flamme de gaz, et à employer le pression engendrée pour couper l'alimentation en gaz combustible quand le métal est entré en fusion, la pression restant maintenue par l'alimentation en air comprimé.
Alternativement le métal peut être versé dans le moule et laissé se solidifier sous pression gazause.
Une autre caractéristique de l'invention peut consister dans un chauffage du moule préalablement la coulée et pendant la solidification du métal dans le moule et dans le réglage de l'opération de chauffage pour varier le degré de refroidissement du coulage conformément aux caractéristiques du mtal et le degré de dureté ou de recuisson requis.
L'appareil pour la:mise en pratique de la méthode selon 1' invention peut comprendre un:chalumeau pour fondre le métal, des moyens pour régler la distance du chalumeau au moule et un organe d'obturation porté par le chalumeau et disposé pour
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être applique sur le réceptacle du moule, quand le métal . couler est fondu ou versé, afin de réaliser une fermeture hermé- tique avec celui-ci.
Le réceptacle du moule peut être un boîtier ouvert de deux cotés, l'un des côtés étant fermé par l'organe de l'obturation et l'autre côté étant fermé par un élément supportant le réceptable du moule.
Une firme de réalisation de l'appareil selon l'invention comporte une plaque de base sur laquelle on peut presser le réceptacle de moule d'une manière étanche, un couvercle pour le réceptacle de moule, un chalumeau qui supporte le dit couvercle, des organes pour alimenter le dit chalumeau en gaz combustible et en air comprimé, des moyens pour diriger une flamme du chalumeau sur le métal à:
couler placé dans le réceptacle de moule, des moyens pour serrer le couvercle sur le réceptacle du moule d'une manière étanche, après que le métal est entré en fusion, pour générer de la pression dqns une chambre de pression entre le couvercle et le réceptacle du moule, afin de forcer le métal fondu dans le moule, une soupape pour régler la pression dans la chambre de pression et des moyens pour chauffer la paroi du réceptacle de moule pendant la solidification du métal.
Les dessins annexés illustrent comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 est une élévation,partiellement en coupe, d' un appareil convenant pour réaliser l'invention.
La figure2 est une vue latérale, partiellement en coupe d'un appareil généralement semblable à celui de la figure 1, mais comportant une modification.
La figure 3 est une vue en plan de l'appareil montra dans les figures 1 et 2.
Référant aux dessins, l'appareil comprend une plaque de base 10 qui supporte une colonne verticale 11 et sur celle-ci est monté de façon coulissante le bossage 12 d'un bras 13 qui peut être fixé à toute hauteur voulue de la colonne 11 au moyen d'une vis de calage 14.
La plaque de base 10 présente un évidement central ou dé- pression 15 de toute forme convenable( circulaire, rectangulaire ou autre ) pour recevoir une plaque bridée 16 de conformation correspondante sur le fond de laquelle est placé un disque d'obturation étanche 17 en asbeste.
La bride 18 peut être disposée autour du bord de la plaque 16( comme montré dans la figure 1 ) ou à l'intérieur de ce bord( comme montré en 18' dans la figure 2 ) et elle est de dimension convenable pour recevoir le bord inférieur d'un réceptacle de moule 19 (Fig.l.) ou un support 20 pour un réceptacle de moule 21(Fig.2) Dans ce dernier cas le support 20 est pourvu d'une seconde bride 22 pour recevoir le réceptacle de moule 21, un deuxieme disque d'étanchéité en asbeste 23 étant placé au fond de la dépression formée par la bride 22.L'emploi d'un support tel que 20( Fig.2) permet de faire usage dans l'appareil de réceptacles de moule de grandeurs et formes différentes. Les réceptacles de moule 19,21, montrés dans les figures 1 et 2, respectivement,
sont tous deux de forme cylindrique, mais ils peuvent être de toute autre forme voulue.
Le couvercle 24 prévu pour le réceptacle du moule comporte une dépression annulaire 25 sur sa face intérieure, dans laquelle s'adapte un disque d'étanchéité en asbeste 26. Cette face intérieure est en outre façonnée pour présenter un espace conique 27 et comporte un forage central pour recevoir un
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chalumeau, à gaz montré en élévation dans la figure 1 et en coupe dans la figure 2. Le chalumeau comporte un tube à gaz extérieur 28 vissé sur le bout inférieur d'un montant 29 et dans le couvercle 24, un tube à air comprimé intérieur 30 vissé dans le bout inférieur du montant 29 à l'intérieur du tube à gaz 28, et un ajutage de brûleur 31 vissé dans l'extrémité inférieure du tube à gaz 28 et pourvu de lumières 32 dans sa parois inférieure.
L'alimentation du tube à gaz 28 se fait par un tuyau 33 contrôlé par un robinet 34, le bout intérieur du tuyau dl'alimentation 33 étant vissé dans la paroi du tube 28 de façon à communiquer avec l'intérieur de celui-ci. Une soupape de retenue 8 de construction quelconque convenable est disposée dans le tuyau 33 en avant du robinet 34. L'alimentation en air comprimé au tube à air 30 se fait par le tuyau 35, contrôlé par un robinet 35', vissé à travers la paroi du montant 29 et communiquant par un conduit 36 avec l'intérieur du tube 30.
Le chalumeau ainsi construit fait saillie dans la chambre conique 27.
Le montant 29 est monté coulissant dans un bossage de guide 37 porté par l'extrémité du bras 13 et il comporte sur sa longueur une série de trous transversaux 38 qui peuvent être engagés au choix par une broche 39 qui traverse également un orifice prévu dans un levier à fourche 40, lequel porte à une extrémité un bouton de manoeuvre 41, les bouts de fourche du levier étant connectés à pivot par des articulations 42 au bos- sage 12. De cette façon le montant 29 et le couvercle 24 peuvent être levés et abaissés en levant et en abaissant le bouton de manoeuvre 41 et ils peuvent être retenus dans toute position voulue en serrant une vis de blocage 43.
Le réceptacle de moule 19 est entouré par une enveloppe cylindrique 44 dont la paroi intérieure est garnie d'un revêtement en asbeste 45 ; cette paroi est fixé une rampe annulaire à gaz pourvue de fentes à flamme 47( Fig. 2 et 3), disposé de manière que les flammes de ces fentes peuvent faire impact sur le réceptacle de moule 19 et se disperser en haut et en bas. La rampe à gaz 46 est connectée à un tuyau d'alimentation à gaz souple 48, contrôlé par un robinet 49 et porté par un manchon 50 monté de façon à pouvoir coulisser lelong de la colonne 11 et que l'on peut caler à une hauteur quelconque voulue à l'aide d'une vis 51, ce qui permet de déplacer l'anneau à gaz et l'enveloppe 44 horizontalement et verticalement en même temps, en toute position appropriée par rapport au réceptacle de moule 19.
Une soupape à une voie est portée dans un tube 52(Fig.l) dont l'extrémité inférieure est vissée dans le couvercle 24 de façon à communiquer avec l'intérieur de la chambre conique 27.
La soupape comporte une bille 53 refoulée par un ressort 54 dont la pression peut être réglée par une vis de réglage 55.
Dans la disposition illustrée à le figure 2, il est prévu un accessoire 56 pour permettre l'emploi de l'appareil avec des réceptacles de moule plus petits, tel que 21. Cet accessoire à son bord inférieur pourvu d'une gorge pour Y recevoir le bord supérieur du réceptacle de moule, une rondelle de bourrage en asbeste étant disposée entre les surfaces adjacentes de façon à former joint hermétique. Le bord supérieur de l'accessoire prend appui contre le disque 26 et constitue également un joint hermétique.
Dans les deux cas le moule 57 de l'objet à couler est ferm, en même temps que le trou de coulée 58, dans le réceptacle de moule, ou bien un boîtier de moulage séparé peut être placé à
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l'intérieur du réceptacle, lequel est alors placé sur la plaque de joint étanche 16 et ce dernier étant posé dans l'évidement 15 de la plaque de base 10. Le fonctionnement s'opère alors comme suit.
La broche 39 est passée à travers le trou de l'un des bras du levier 40, à travers'un trou approprié 38 du montant 29 et à travers le trou dans l'autre bras du levier 40, le trou 38 étant choisi en vue d'une opération maniable de la machine.
Le bouton 41 est alors abaissé pour faire, descendre le couvercle 24 jusque sur le réceptacle 19 et pour le presser fermer ment sur ce réceptacle et presser ce dernier contre la plaque de joint 16 pour former joints étanches, les éléments étant ensuite bloqués dans cette position en serrant la vis 43. En vue de régler la soupape 53 on admet de l'air comprimé dans la chambre conique 27 en ouvrant le robinet 35' et l'on règle la vis 55. Le robinet 35' est maintenant fefmé et le couvercle 24 à nouveau soulevé et'maintenu dans la position levée en serrant encore la vis 43. On admet maintenant du gaz au chalumeau en ouvrant le robinet 34 et l'on allume, on admet l'air en ouvrant le robinet 35' et l'intensité de la flamme est réglée en manipulant les robinets à gaz et à air de la manière usuelle.
Si l'on constate que la flamme ne balaie pas le trou de coulée 58 comme nécessaire, on procède, en manipulant le bouton 51, à un réglage en modifiant la position du bras 13 sur la colonne 11. Quand la soupape 53-55 et la flamme de chalumeau auront été correctement ajustés, les robinets 34, 35' sont fermés. L'anneau à gaz 46 est maintenant mis en action pour sécher lentement et chauffer le moule à la tempé- rature requise pour l'opération de coulée. Quand cette température est atteinte, on allume à nouveau la flamme de chalumeau et le métal à couler est placé dans l'entonnoir de coulée 58 et mis en fusion par l'action combinée de la flamme de chalumeau et de la rampe à gaz.
Quand le métal est convenablement fondu on abaisse vivement le couvercle 24-25 en manipulant le bouton 41 de façon à l'amener en position de joint étanche et l'y maintenir par la vis de blocage 43. La pression à l'intérieur du réceptacle de moule et de la chambre 27 monte immédiatement et fait fonctionner la soupape de retenue' 8 pour couper l'alimentation de gaz au chalumeau, la pression restant maintenue par une alimentation ininterrompue d'air comprimé par le tuyau 35. Ensuite l'alimentation de gaz à la rampe 46 est réglée pour varier le degré de refroidisse- ment d coulage, conformément aux caractéristiques du métal employé et le degré de dureté ou de recuisson requis.
La pression engendrée dans la chambre close 27, en supplément du refoulement de force du métal fondu dans le moule, provoque aussi l'éxpulsion des gaz occlus dans le métal, gaz qui pénètrent dans la matière de moule environnante qui est plus poreuse, ou dans l'atmosphère par la soupape 53, de fa- çon à obtenir ainsi des produits coulés purs, de poids spécifique élevé et de haute résistance à la traction.
REVENDICATIONS
1.- méthode pour le coulage de métaux qui consiste à effectuer l'opération de coulée sous pression gazeuse, la pression étant maintenue pendant la solidification du métal.
2.- Méthode pour le coulage de métaux qui consiste à fondre le métal, à l'introduire de force dans le moule sous une pression gazeuse et à maintenir la pression gazeuse pendant la solidification du métal.
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"Method and apparatus for metal casting."
This invention relates to a method and apparatus for metal casting.
The main object of the invention is to provide a method and apparatus for the production of pure castings of high specific gravity and high tensile strength and which are substantially free from blisters.
Another object of the invention is to produce a cast into which a varying degree of hardness or annealing can be incorporated by properly controlling the casting process.
In order to achieve the aforesaid objects and in accordance with the invention, the casting operation can be carried out under gas pressure, this pressure being maintained during the solidification of the metal.
The method of the invention consists of melting the metal, forcing it into the mold under gas pressure, and maintaining the gas pressure during the solidification of the metal.
The method may consist of melting the metal using a gas flame and using the burnt gases to generate the pressure necessary to perform the casting operation.
The method may further include using pressurized air and gas to form the gas flame, and using the pressure generated to shut off the fuel gas supply when the metal has melted, the pressure remaining maintained. by compressed air supply.
Alternatively the metal can be poured into the mold and allowed to solidify under gas pressure.
Another feature of the invention may consist in heating the mold prior to casting and during solidification of the metal in the mold and in adjusting the heating operation to vary the degree of cooling of the casting in accordance with the characteristics of the metal and the degree of hardness or annealing required.
The apparatus for: practicing the method according to the invention may comprise a: torch for melting metal, means for adjusting the distance of the torch from the mold and a sealing member carried by the torch and arranged for
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be applied to the mold receptacle, when the metal. pouring is melted or poured, in order to achieve a hermetic closure therewith.
The mold receptacle can be a housing open from two sides, one side being closed by the closure member and the other side being closed by an element supporting the receptacle of the mold.
An embodiment of the apparatus according to the invention comprises a base plate on which the mold receptacle can be pressed in a sealed manner, a cover for the mold receptacle, a torch which supports said cover, members to supply said torch with combustible gas and compressed air, means for directing a flame from the torch on the metal at:
casting placed in the mold receptacle, means for clamping the cover onto the mold receptacle in a sealed manner, after the metal has melted, to generate pressure in a pressure chamber between the cover and the receptacle of the mold, in order to force the molten metal into the mold, a valve for regulating the pressure in the pressure chamber and means for heating the wall of the mold receptacle during the solidification of the metal.
The accompanying drawings illustrate how the invention can be put into practice.
Figure 1 is an elevation, partially in section, of an apparatus suitable for carrying out the invention.
Figure 2 is a side view, partially in section, of an apparatus generally similar to that of Figure 1, but with a modification.
Figure 3 is a plan view of the apparatus shown in Figures 1 and 2.
Referring to the drawings, the apparatus comprises a base plate 10 which supports a vertical column 11 and thereon is slidably mounted the boss 12 of an arm 13 which can be fixed at any desired height from the column 11 to the by means of a set screw 14.
The base plate 10 has a central recess or depression 15 of any suitable shape (circular, rectangular or other) to receive a flanged plate 16 of corresponding conformation on the bottom of which is placed a sealed asbestos disc 17. .
The flange 18 may be disposed around the edge of the plate 16 (as shown in figure 1) or within this edge (as shown at 18 'in figure 2) and is of suitable size to receive the edge. lower part of a mold receptacle 19 (Fig.l.) or a support 20 for a mold receptacle 21 (Fig. 2) In the latter case the support 20 is provided with a second flange 22 to receive the mold receptacle 21, a second asbestos sealing disc 23 being placed at the bottom of the depression formed by the flange 22. The use of a support such as 20 (Fig.2) makes it possible to use in the apparatus of mold of different sizes and shapes. The mold receptacles 19,21, shown in Figures 1 and 2, respectively,
are both cylindrical in shape, but they can be any other shape you want.
The cover 24 provided for the mold receptacle has an annular depression 25 on its inner face, into which fits an asbestos sealing disc 26. This inner face is furthermore shaped to present a conical space 27 and comprises a borehole. central to receive a
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torch, gas shown in elevation in figure 1 and in section in figure 2. The torch comprises an outer gas tube 28 screwed on the lower end of a post 29 and in the cover 24, an inner compressed air tube 30 screwed into the lower end of the upright 29 inside the gas tube 28, and a burner nozzle 31 screwed into the lower end of the gas tube 28 and provided with lumens 32 in its lower wall.
The gas tube 28 is supplied by a pipe 33 controlled by a valve 34, the inner end of the supply pipe 33 being screwed into the wall of the tube 28 so as to communicate with the interior thereof. A check valve 8 of any suitable construction is disposed in the pipe 33 in front of the valve 34. The compressed air supply to the air tube 30 is by the pipe 35, controlled by a valve 35 ', screwed through the valve. wall of the upright 29 and communicating by a conduit 36 with the interior of the tube 30.
The torch thus constructed protrudes into the conical chamber 27.
The upright 29 is slidably mounted in a guide boss 37 carried by the end of the arm 13 and it comprises along its length a series of transverse holes 38 which can be engaged as desired by a pin 39 which also passes through an orifice provided in a fork lever 40, which carries at one end an operating button 41, the fork ends of the lever being pivotally connected by articulations 42 to the bollard 12. In this way the upright 29 and the cover 24 can be lifted and lowered by raising and lowering the operating knob 41 and they can be retained in any desired position by tightening a locking screw 43.
The mold receptacle 19 is surrounded by a cylindrical casing 44, the inner wall of which is lined with an asbestos coating 45; to this wall is fixed an annular gas rail provided with flame slots 47 (Fig. 2 and 3), arranged so that the flames from these slots can impact the mold receptacle 19 and disperse up and down. The gas train 46 is connected to a flexible gas supply pipe 48, controlled by a valve 49 and carried by a sleeve 50 mounted so as to be able to slide along the column 11 and which can be wedged at a height any desired using a screw 51, which allows the gas ring and casing 44 to be moved horizontally and vertically at the same time, to any suitable position relative to the mold receptacle 19.
A one-way valve is carried in a tube 52 (Fig.l), the lower end of which is screwed into the cover 24 so as to communicate with the interior of the conical chamber 27.
The valve comprises a ball 53 forced back by a spring 54, the pressure of which can be adjusted by an adjusting screw 55.
In the arrangement illustrated in Figure 2, there is provided an accessory 56 to allow the use of the apparatus with smaller mold receptacles, such as 21. This accessory at its lower edge provided with a groove to receive it. the upper edge of the mold receptacle, an asbestos packing washer being disposed between the adjacent surfaces so as to form a hermetic seal. The upper edge of the accessory bears against the disc 26 and also constitutes a hermetic seal.
In either case the mold 57 of the object to be cast is closed, together with the tap hole 58, in the mold receptacle, or a separate mold box can be placed at
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the interior of the receptacle, which is then placed on the sealing plate 16 and the latter being placed in the recess 15 of the base plate 10. The operation then takes place as follows.
Pin 39 is passed through the hole in one of the arms of lever 40, through a suitable hole 38 in post 29, and through the hole in the other arm of lever 40, hole 38 being chosen in view. easy operation of the machine.
The button 41 is then lowered to make, lower the cover 24 to the receptacle 19 and to press it closed on this receptacle and press the latter against the seal plate 16 to form airtight seals, the elements then being locked in this position. by tightening the screw 43. In order to adjust the valve 53, compressed air is admitted into the conical chamber 27 by opening the valve 35 'and the screw 55 is adjusted. The valve 35' is now closed and the cover 24 again raised and 'maintained in the raised position by tightening screw 43 again. Gas is now admitted to the torch by opening valve 34 and lighting, air is admitted by opening valve 35' and flame intensity is regulated by manipulating the gas and air valves in the usual manner.
If it is observed that the flame does not sweep through the taphole 58 as necessary, an adjustment is made by manipulating the knob 51 by modifying the position of the arm 13 on the column 11. When the valve 53-55 and the torch flame will have been correctly adjusted, the taps 34, 35 'are closed. The gas ring 46 is now activated to slowly dry and heat the mold to the temperature required for the casting operation. When this temperature is reached, the torch flame is re-ignited and the metal to be cast is placed in the pouring funnel 58 and melted by the combined action of the torch flame and the gas train.
When the metal is suitably molten, the cover 24-25 is lowered sharply by manipulating the button 41 so as to bring it into the tight seal position and hold it there by the locking screw 43. The pressure inside the receptacle mold and chamber 27 immediately rises and operates check valve 8 to shut off the gas supply to the torch, the pressure being maintained by an uninterrupted supply of compressed air through pipe 35. Then the supply of gas to the torch. The gas at manifold 46 is adjusted to vary the degree of casting cooling, in accordance with the characteristics of the metal employed and the degree of hardness or annealing required.
The pressure generated in the closed chamber 27, in addition to the forceful discharge of the molten metal into the mold, also causes the expulsion of gases occluded in the metal, gases which penetrate into the surrounding mold material which is more porous, or into the atmosphere through valve 53, thereby obtaining pure cast products of high specific weight and high tensile strength.
CLAIMS
1.- method for the casting of metals which consists in carrying out the casting operation under gas pressure, the pressure being maintained during the solidification of the metal.
2.- Method for casting metals which consists of melting the metal, introducing it by force into the mold under gas pressure and maintaining the gas pressure during the solidification of the metal.