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"Dispositif permettant d'assurer la fixité de la position d'un noyau dans un-moule"
On sait que l'une des principales 'difficultés du moulage exact des pièces creuses en fonderie.réside dans la mise en po- sition et le maintien.du noyau. Cette difficulté est accrue lorsque, le noyau ne débouchant à l'extérieur que par un nombre insuffisant d'ouvertures de la pièce à mouler, on ne peut pré- voir des portées en nombre,suffisant pour éviter' les ponte-à- faux, Il est d'usage courant dans ce pas de'placer en divers points, entre la surface extérieure du noyau et la surface de l'empreinte du moule, des supports,
'qui' maintiennent le noyau en place pendant la coulée et sent pris dans limasse de. la pièce.
Ces supports'se prêtent toutefois mal àcertaines appli- cations, notamment à la coulée centrifuge de corps creux en acier. Il faut en effet, dans ce cas, assurer le maintien du noyau par des supports ayant une bonne assise,en raison des - efforts que ceux-ci ont à supporter, mais il n'est pas possible .d'inclure dans la'masse -de -la.pièce des supports à semelle, .qui, se soudant imparfaitement/au métal propre de la coulée,,, donne- raient'naissance à des défauts dans l'épaisseur de la pièce.
De plus, en raison de la rotation du moule, il faut fixer fer- moment le support'au. noyau.'Enfin, lors du préchauffage qu'il est nécessaire..de donner au moule, à une température peu infé-
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rieure à celle de'la coulée, il faut que le support puisse se
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prêter aux dilatations et quau refro.dâ.ssament de la pièce, il suive le retrait sane se déformer ou s'incruster dans lo noyau, tout déplacement avant coulée risquant de provoquer des défauts d'uniformité dans l'épaisseur de la pièce et les détériorations du noyau lors du retrait s'opposant à sa réutilisation.
L'invention apporte une solution de ces difficultés et elle a pour objet un cabochon de centrage, qui garantit, lors de la coulée, notamment par centrifugation et plus spécialement de corps creux en acier, le centrage rigoureux et permanent du noyau de ce corps creux.
Le cabochon de centrage qui fait l'objet de l'invention est remarquable notamment par les points suivants. Il se compose de deux têtons de petit diamètre, réunis par un dispositif élas- tique,dont l'un se fixe dans le noyau et dont l'autre, de même métal que la pièce à moubr, est pris au centre de la masse d'un têton de grand diamètre, fait en une matière dont la température de fusion est comprise entre celle du métal coulé et la tempéra- ture de préchauffage du moule,
Le dispositif élastique est par exemple constitué par deux rondelles tronconiques, de préférence ajourées,fixées l'une à. l'autre par leur grande base et solidaires respective- ment des deux tétons de petit diamètre.
Le têton de fixation du cabochon de centrage sur le noyau est fileté et venu d'une seule pièce avec la rondelle élastique intérieure.
Le têton de grand diamètre en métal plus fusible, qui entoure le têton de petit diamètre de même métal que la coulée, est de forme tronconique et prend appui par sa grande base contre la rondelle extérieure.
Il est constitué d'une matière dont la-densité est choisie inférieure à celle du métal de la coulée si l'on veut qu'après fusion, lors de la coulée, il se répartisse par centri- fugation sur la surface interne de la pièce ou de densité supé- riéuré à celle du métal:
de =la coulée s'il doit-se répartir à
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\.. .,'J, ... '"''''. ,', "'... "
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la surface externe de la pièce.
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Il peut être en alliage d'aluminiumiou,mélange à base d'aluminium dont la température de fusion est comprise entre.la température de lacoulée et celle du préchauffage et qui, lors - de la coulée, compense en partie, par .'apport de chaleur par aluminothermie, la chaleur empruntée au métal de la coulée pour le fondre, de telle façon que le .métal de la coulée arrive au contact du métal constituant le téton central qui doit se souder
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....... - l'''''.{ à lui à une température très peu supérieure de celle à laquelle commence sa,prise.
Dans d'autres cas il sera préférable de pré- voir la composition de l'alliage constituant le têton de grand diamètre, de telle façon que la fusion provoque une réaction endothermique dans le but d'accélérer la solidification, en ce point, du métal de la pièce' à mouler.
Dans la description qui va, suivre d'un mode de réalisa- tion du cabochon de centrage, objet de l'invention, donné d'ail- leurs uniquement à titre d'exemples on se référera au dessin annexé dont 'la figure unique représente en coupe une portion d'un moule pour le moulage centrifuge' d'un corps creux, avec un noyau cylindrique de diamètre inférieur au diamètre interne du corps creux et un cabochon de centrage utilisé'pour le centrage de ce' noyau,
Suivant l'exemple de réalisation .choisi et représenté, le cabochon de centrage, qui fait l'objet de l'invention, est utilisé pour maintenir à distance voulue de la surface interne 1 de l'empreinte du moule 2 destiné à la coulée d'un corps creux par centrifugation, la surface externe 3 du noyau 4 de ce corps creux.
La couche de métal coulé 5, que la centrifugation appliquera contre -l'empreinte du moule ne vient pas en contact avec le noyau, célui-ci étant d'un diamètre égal à celui de ouverture de ce corps creux, qui est supposée d'un diamètre inférieur au diamètre interne de la pièce à mouler dans la ré- gion représentée au dessina Ce noyau peut-être métallique.
Le cabochon de centrage comporte deux tétons de part et d'autre d'un dispositif élastique, qui se place dans l'interval-
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le 6 entre le noyau et la paroi interne de la pièce à mouler et qui est constitué par deux rondelles tronconiques 7,8 assem- blées l'une sur l'autre par leurs grandes bases et pouvant pré- senter des ajours augmentant leur flexibilité. Un de ces têtons 9, qui constitue la queue du cabochon et qui dans l'exemple choisi est creux et d'une pièce avec la rondelle interne 8, est fileté et vissé dans le noyau 4.
L'autre 10, dont la hauteur est égale à l'épaisseur de la paroi 5 de la pièce à mouler et qui est maintenu par frottement sur la rondelle externe 7, est fileté ou rainuré de manière à maintenir la masse d'un têton 11 de grand diamètre en métal plus fusible, qui l'entoure.
Le têton central 10,, qui sera pris dans la ma.sse de la paroi 5 et doit se souder au métal de la coulée est de même métal que la coulée et étamé. Son diamètre réduit permet son échauffement superficiel à la température de fusion lors de la coulée. Le métal qui l'entoure 11 a au contraire une température de fusion inférieur à la température de coulée, de manière à fondre entièrement lors de la coulée, maissupérieure à la tem- pérature de préchauffage du moule pour demeurer jusqu'à la cou'- lée.
Le noyau étant en place dans le moule et maintenu en po- sition correcte par des cabochons de centrage du type représenté', judicieusement disposés sur sa périphérie, lorsqu'on introduit l'acier en fusion dans le moule soumis à un mouvement de rota- tion rapide autour de son axe, le métal coule sur la paroi de l'empreinte et arrive au contact du métal fusible du cabochon, d'abord dans la partie de petit diamètre du cône ll. Il fond ce métal et arrive au contact du têton central 10 de môme métal que la coulée, à une température très peu supérieure à celle pour laquelle il commence à faire prise et il se soude à ce métal.
Au fur et à mesure que l'épaisseur de métal de la pièce moulée augmente cur la paroi de l'empreinte, le métal fusible du cabochon en fondant découvre le têton central 10 et l'épais- seur croissante de métal à fondre, qui résulte de la forme . 1
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conique extérieure "du cabochon', 'cômpense.1' éehaziffement. de' la masse par cônductibil3.té, -Ze, métâl-de 3.acôulée ârrivë donc toujours, à -11 état- sàuclànt au", contact du tetdii central 10 et pen- dant tout le-remplissage'- du.mouler le',noyao,r'w4te¯?souténu par le cabochon de centrage..
'
En constituant le têton de grand diamètre en alliage
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approprié exothermique- ou' end¯oth.ermiquë 'on'peut obtenir un réchauffage'ou un refroidissement'et l'on dispose ainsi, pour un diamètre donné -du cabochon-'et une épaisseur adonnée de la . pièce, d'un'facteur variable', qui permet de régler exactement à la soudabilité la température-du métal coulé, arrivant au' contact du téton'centrale De nette façon le cabochon garde son efficacité comme moyen de centrage- pendant .-la'coulée et il l'orme' bloc avec -la pièce .après coulé
Suivant la densité -dû,
métal fusible du- cabochon par ' rapport à celle du m'étal boulé',- de métal fusible se répand en -pellicule rès mince à la surface externe' du -Interne de la pa- .
. roi de la pièce Pendant le refroidissement de la pièce moulée, le retrait est absorbé par le dispositif-élastique du cabochon, ce qui évite la détérioration du noyau et permet sa réutilisa-.. tion,
En raison du centrage'rigoureux du noyau assuré par les cabochons de centrage suivant l'invention, pendant la coulée, on obtient une pièce dont les cotes sont très voisines des cotes d'usinage de la pièce finie, d'où économie importante de matières premières, 'de main-d'oeuvre, de force motrice et de temps,
Bien entendu l'invention, n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été donnéé qu'à titre d'exemple,
le dispositif élastique pouvant être réalisé d'autre façon et la forme extérieure du cabochon pouvant être différente. Un cabochon de centrage du.-type décrit trouve son utilisation aussi bien en moulage centrifuge qu'en moulage .statique ;;'le dispositif, élastique est alors logé dans un
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évidement approprié du noyau principal ou, si ce noyau porte des segments de noyau rapportés compensant la différence de diamètre de l'ouverture de sortie du noya.u et de l'intérieur du corps creux, il est pris dans l'épaisseur de ces segments.
Le cabo- chon suivant l'invention peut être utilisé dans d'autres mou- lages que,celui de métaux,' ciment, chaux, plâtre, matières plastiques etc; les matières constitutives du cabochon étant 'choisies suivant la matière, objet du moulage, le têton de cen- trage disparaissant lors du moulage, par exemple par dissolution dans la matière moulée ou par l'effet d'une réaction quelconque.
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"Device for ensuring the fixity of the position of a core in a mold"
It is known that one of the main difficulties in the exact molding of hollow parts in foundries lies in positioning and maintaining the core. This difficulty is increased when, since the core only opens to the outside through an insufficient number of openings in the part to be molded, it is not possible to provide for a number of spans sufficient to avoid overhangs, It is common practice in this step to move at various points, between the outer surface of the core and the surface of the mold cavity, supports,
'which' hold the core in place while pouring and feels trapped in filth. the room.
However, these supports do not lend themselves well to certain applications, in particular to the centrifugal casting of hollow steel bodies. It is in fact necessary, in this case, to ensure the maintenance of the core by supports having a good base, because of the - forces which these have to withstand, but it is not possible. To include in the mass -the.part of the flange supports, .which, being imperfectly welded / to the clean metal of the casting ,,, would give rise to defects in the thickness of the part.
In addition, due to the rotation of the mold, the support must be firmly fixed to the water. core.'Finally, during the preheating that it is necessary ... to give the mold, at a temperature slightly below
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higher than that of the casting, it is necessary that the support
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lend itself to expansion and cooling of the part, it follows the shrinkage without deforming or becoming embedded in the core, any movement before casting risks causing uniformity defects in the thickness of the part and damage to the core during removal preventing its reuse.
The invention provides a solution to these difficulties and its object is a centering cap, which guarantees, during casting, in particular by centrifugation and more especially of hollow steel bodies, the rigorous and permanent centering of the core of this hollow body. .
The centering cap which is the subject of the invention is remarkable in particular for the following points. It is made up of two nipples of small diameter, joined together by an elastic device, one of which is fixed in the core and the other of which, of the same metal as the piece to be mubr, is taken at the center of the mass d 'a large diameter head, made of a material whose melting point is between that of the cast metal and the preheating temperature of the mold,
The elastic device is for example constituted by two frustoconical washers, preferably perforated, fixed to one another. the other by their large base and respectively integral with the two small diameter nipples.
The stud for fixing the centering cabochon on the core is threaded and comes in one piece with the internal elastic washer.
The large diameter metal stud more fusible, which surrounds the small diameter stud of the same metal as the casting, is frustoconical in shape and rests by its large base against the outer washer.
It consists of a material whose density is chosen to be lower than that of the metal of the casting if one wants that after melting, during the casting, it is distributed by centrifugation on the internal surface of the part. or with a density greater than that of the metal:
de = casting if it must be distributed to
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\ ..., 'J, ...' "'' ''., ',"' ... "
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the outer surface of the part.
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It can be made of an aluminum alloy or, a mixture based on aluminum, the melting point of which is between the temperature of the casting and that of the preheating and which, during the casting, partly compensates, by. thermite heat, the heat borrowed from the metal of the casting to melt it, such that the .metal of the casting comes into contact with the metal constituting the central stud which must be welded
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....... - the '' ''. {to him at a temperature very little higher than that at which its setting begins.
In other cases it will be preferable to provide the composition of the alloy constituting the large diameter stud, so that the melting causes an endothermic reaction in order to accelerate the solidification, at this point, of the metal. of the part to be molded.
In the following description of an embodiment of the centering cap, object of the invention, given moreover only by way of example, reference will be made to the appended drawing, the single figure of which represents. in section a portion of a mold for the centrifugal molding 'of a hollow body, with a cylindrical core of diameter smaller than the internal diameter of the hollow body and a centering cap used' for the centering of this' core,
According to the example of embodiment chosen and shown, the centering cap, which is the subject of the invention, is used to maintain a desired distance from the internal surface 1 of the cavity of the mold 2 intended for the casting of a hollow body by centrifugation, the outer surface 3 of the core 4 of this hollow body.
The layer of cast metal 5, which the centrifugation will apply against the mold imprint does not come into contact with the core, the latter being of a diameter equal to that of the opening of this hollow body, which is supposed to be a diameter smaller than the internal diameter of the part to be molded in the region shown in the drawing. This core may be metallic.
The centering cabochon has two studs on either side of an elastic device, which is placed in the gap.
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the 6 between the core and the internal wall of the part to be molded and which consists of two frustoconical washers 7.8 assembled one on top of the other by their large bases and which may have openings increasing their flexibility. One of these nipples 9, which constitutes the tail of the cabochon and which in the example chosen is hollow and in one piece with the internal washer 8, is threaded and screwed into the core 4.
The other 10, the height of which is equal to the thickness of the wall 5 of the part to be molded and which is held by friction on the external washer 7, is threaded or grooved so as to maintain the mass of a stud 11 large diameter metal more fusible, which surrounds it.
The central stud 10 ,, which will be taken in the ma.sse of the wall 5 and must be welded to the metal of the casting is of the same metal as the casting and tinned. Its reduced diameter allows its superficial heating to the melting temperature during casting. The metal which surrounds it 11, on the contrary, has a melting temperature lower than the casting temperature, so as to melt completely during the casting, but higher than the preheating temperature of the mold to remain up to the cut. lée.
The core being in place in the mold and maintained in the correct position by centering cabochons of the type shown, judiciously placed on its periphery, when the molten steel is introduced into the mold subjected to a rotating movement. tion rapidly around its axis, the metal flows on the wall of the impression and comes into contact with the fusible metal of the cabochon, first in the part of small diameter of the cone 11. It melts this metal and comes into contact with the central stud 10 of the same metal as the casting, at a temperature very little higher than that at which it begins to set and it welds to this metal.
As the metal thickness of the casting increases in the wall of the cavity, the fusible metal of the molten cabochon discovers the central pin 10 and the increasing thickness of metal to be melted, which results. of shape . 1
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outer conical "of the cabochon ',' cômpense.1 'éehaziffement. of' the mass by cônductibil3.té, -Ze, métâl-de 3.acôulée arrrivë therefore always, at -11 state- sàuclànt at", contact of the central tetdii 10 and during all the-filling'- du.moulding the ', noyao, r'w4tē? supported by the centering cap ..
'
By constituting the large diameter alloy stud
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appropriate exothermic- or 'end¯oth.ermiquë' one 'can obtain a heating' or a cooling 'and one thus has, for a given diameter -du cabochon-' and a given thickness of the. part, of a 'variable factor', which makes it possible to adjust exactly to the weldability the temperature of the cast metal, arriving in 'contact with the central nipple'. Clearly the cap retains its effectiveness as a centering means - during. 'casting and he elm' block with -the piece .after casting
Depending on the density -dû,
fusible metal of the- cabochon compared to that of the balled metal ', - of fusible metal spreads in -very thin film on the external surface' of the -Internal of the pa-.
. king of the part During the cooling of the molded part, the shrinkage is absorbed by the elastic device of the cap, which prevents deterioration of the core and allows its reuse,
Due to the rigorous centering of the core provided by the centering cabochons according to the invention, during casting, a part is obtained whose dimensions are very close to the machining dimensions of the finished part, resulting in significant savings in materials. raw materials, 'of manpower, motive power and time,
Of course, the invention is in no way limited to the embodiment shown and described, which has been given only by way of example,
the elastic device can be produced in another way and the outer shape of the cap can be different. A centering cap of the type described finds its use both in centrifugal molding and in static molding ;; 'the elastic device is then housed in a
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appropriate recess of the main core or, if this core carries added core segments compensating for the difference in diameter of the outlet opening of the core and the interior of the hollow body, it is taken from the thickness of these segments .
The cabochon according to the invention can be used in moldings other than that of metals, cement, lime, plaster, plastics etc; the constituent materials of the cabochon being 'chosen according to the material object of the molding, the centering pin disappearing during molding, for example by dissolution in the molded material or by the effect of any reaction.