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Machine pour coulée en coquille.
La présente invention concerne les machines à cou- ler en coquille, du type dans lequel le métal fondu est re- foulé sous pression à travers un col de cygne dans la cavité d'une coquille de façon à obtenir des moulages en coquille; elle concerne plus particulièrement les machines à couler du type précité et destinées à la formation à grande vitesse des pièces moulées en aluminium et ses alliages.
L'invention consiste dans la combinaison dans une machine à couler en coquille du type précité et comportant un col de cygne monté à oscillation dans une poche de métal fondu, ledit col de cygne ayant un ajutage de coulée mobile pendant le mouvement d'oscillation du col entre une position de coulée et une position de non coulée, d'une pompe disposée dans la portion inférieure du col de cygne et plongée dans le
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métal fondu, et d'un dispositif dirigé vers le haut à tra- vers le col de cygne et actionnant la pompe pour refouler le métal fondu à travers l'ajutage, les éléments de la pompe étant en une matière susceptible de résister aux températu- res élevées.
Au dessin ci-joint, donné uniquement à titre d'exemple : - Fig. 1 est une vue en perspective d'un col de cygne, représentant schématiquement le dispositif de montage et de fonctionnement de ses éléments, une partie de l'ensem- ble étant représentée en coupe et arrachée; - Fig. 2 est une coupe verticale du col de cygne de la Fig. 1, ce dernier étant représenté disposé en partie dans une poche contenant du métal fondu, et - Fig. 3 est une coupe semblable à la Fig. 2, ne représentant qu'une partie du dispositif, et relative à une variante.
La vue en perspective de la Fig. 1 représente schématiquement un col de cygne 10, ainsi que les éléments qui lui sont associés en vue de son montage et de son fonc- tionnement.
Le col de cygne comporte un corps tubulaire infé- rieur principal 11, avec tuyau de refoulement 12 dirigé vers le haut et en dehors et à l'extrémité supérieure de sortie duquel est monté un ajutage de refoulement 13 (Fig.2). Sur l'extrémité supérieure du corps 11 est monté un élément 14 en forme de cuvette renversée, dont l'extrémité inférieure 15 est fendue et serrée sur l'extrémité supérieure du corps 11 par un boulon 16. La portion inférieure de l'élément 14 comporte d'un côté deux bras 17 dirigés en dehors et formant un montage permettant au col de cygne d'osciller autour d'axes 18 (Fig.l). Ce montage oscillant a pour but de facili- ter le mouvement de l'ajutage 13 en vue de le rapprocher ou de l'éloigner de la coquille, lors de l'injection du métal de coulée dans la cavité de la coquille.
L'élément 14 com- @
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le trou 46.
Le bouchon 42 est percé d'un trou transversal 49 qui coupe le trou vertical 46 et débouche dans une rainure annulaire 50 pratiquée à la périphérie du bouchon, qui commu- nique aussi avec le trou 51 du tuyau de refoulement 12 du col de cygne. Deux trous verticaux 52, débouchant à l'inté- rieur du soufflet, communiquent aussi avec le trou transver- sal 49. La plaque 39 est percée d'un trou d'échappement d'air 53, débouchant à l'intérieur du soufflet et commandé par une soupape à bille 54 dont le siège est formé par l'ex- trémité inférieure d'une tige 55 qui comporte un support oscillant autour d'un axe 56 solidaire du poussoir 37, une vis de réglage 57 servant à maintenir la soupape à bille 54 sur son siège.
Le piston de commande 23, ses éléments d'accou plement, y compris le soufflet 40 et les pièces qui l'accom- pagnent, sont en eonséquence tous logés à l'intérieur du corps tubulaire 11 du col de cygne.
L'extrémité inférieure du col de cygne 10 est dis- posée dans une poche de fusion dont une partie est désignée par 58. Un dispositif, non représenté, sert à chauffer et à maintenir la poche 58 à une température de nature à maintenir le métal 59 à la température convenant à son injection dans la cavité de la coquille. Le niveau du métal dans la poche est maintenu à une hauteur supérieure à la partie supérieure du disque 39 et de préférence inférieure à l'extrémité infé- rieure du poussoir 37.
Pour leur permettre de résister à l'attaque par exemple de l'aluminium fondu, les éléments en mouvement et associés de la pompe, tels que le disque 39, le soufflet 40, la tige 44 et le bouchon 42 sont en une matière résistante et l'on a constaté que le tungstène convient particulièrement à cet effet. Toutefois, pour éviter l'oxydation sous l'action de l'atmosphère, l'emploi du tungstène est limité aux éléments qui restent submergés et les éléments intermédiaires, tels que la pièce d'écartement 38 et la tige 55 sont de préférence
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en matière céramique susceptible de résister aux températures élevées mises en jeu.
Si on se reporte de nouveau à la Fig. 1, on y voit schématiquement un arbre à cames 60, sur lequel est montée une came 61 qui actionne un bras oscillant 62 monté dans une portée 63. L'autre extrémité de la portée comporte un bras 64 actionné par le bras oscillant 62 et supportant un goujon réglable 65 venant au contact de l'un des bras 17, de façon à faire osciller le col de cygne autour de son axe 18 dans la faible mesure qui est nécessaire pour amener l'ajutage 13 en contact et hors de contact avec la coquille. L'arbre 60 sup- porte une autre came 66 qui actionne une soupape à air 67 à l'encontre de l'action d'un ressort 69, de façon à commander l'admission dans le tuyau 68 et dans le canal 28 de l'air comprimé en provenance d'une source quelconque appropriée, à travers un orifice d'admission 70.
La soupape 67 comporte une rainure 67' , de telle sorte que lorsque le point surélevé de la came 66 s'éloigne et permet à la soupape de venir vers la gauche de la Fig. 1, de façon à interrompre l'arrivée d'air par l'orifice 70, le tuyau 68 est mis en communication avec l'atmosphère par la rainure 67' et un orifice d'échappe- ment 71.
La Fig. 3 représente une variante de la pompe.
Sur cette figure, 12' désigne une partie d'un tuyau de refou- lement du col de cygne semblable au tuyau 12. L'extrémité inférieure du corps tubulaire du col de cygne est fermée par un bouchon 42', percé d'un trou central vertical 73 de courte longueur communiquant avec un trou horizontal 74 qui débouche dans une rainure annulaire 75 de la périphérie du bouchon 42'.
La rainure 75 se trouve en face du canal ou trou de passage 51' du tuyau de refoulement du col de cygne. Le bouchon 42' comporte des canaux verticaux 76 qui font communiquer le trou horizontal 74 avec un évidement 77 formé dans l'extrémité supérieure du bouchon et servant de chambre de pompe.
Un diaphragme ou disque flexible 78, coopérant avec la cham- @
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bre 77, est supporté de façon fixe par une tige à bride 79 dont l'extrémité arrondie 80 en forme de poussoir fonctionne dans le trou 73. Une tige de poussoir est désignée par 37' et un accouplement céramique 38' est interposé entre la tige 37' et la tige 79. Comme dans la forme de construction décri- te en premier lieu, les éléments 42', 78 et 79 sont en tung- stène ou matière analogue.
La Fig. 3 représente en 58' une partie de la poche de coulée et permet de voir la position relative du tuyau de refoulement 12' du col de cygne par rapport à cette poche, comme sur la Fig.2. De même que le cylindre 11 du col de cygne de la Fig. 2 comporte d'un côté une ouverture 81, de même celui de la Fig. 3 comporte une ouverture semblable 81'.
Cette ouverture permet au métal fondu de pénétrer librement dans le col de cygne et rend également accessibles les élé- ments situés à l'intérieur du cylindre, ainsi qu'il est faci- le de le voir. La soupape à air 53, ni le trou d'échappement 54 ne sont nécessaires dans la forme de construction de la Fig. 3. La pompe à diaphragme étant en marche, le diaphragme 78 monte suffisamment pour admettre le métal fondu dans la chambre 77, dans les divers trous et canaux de passage et le faire monter dans le trou 51', ce métal étant injecté sous pression dans la coquille pendant le mouvement de descente du diaphragme ou lorsque ce dernier s'affaisse de façon à occuper la position représentée en pointillés à la Fig. 3.
Dans la forme de construction de la Fig. 1, pour remplir l'intérieur de la pompe à soufflet 40 complètement de métal fondu, on fait cesser la pression exercée par la tige 55 sur la bille 54 de façon à permettre à l'air empri- sonné de s'échapper. On serre ensuite fortement la bille 54 de haut en bas de façon à obturer l'orifice d'échappement 53.
L'air comprimé étant admis dans la chambre 27, du fait que la soupape 67 est actionnée par la came 66, le piston 23 est poussé de haut en bas et son mouvement se transmet à la pompe 40 par l'intermédiaire de la bielle et de la tige de poussoir @
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décrites ci-dessus ; mouvement de haut en bas de la pompe a pour effet d'appliquer la soupape 48 sur son siège, en refoulant ainsi le métal fondu sous pression dans la cavité de la coquille par l'ajutage de refoulement 13. En d'autres termes, au cours de chaque cycle du fonctionnement de la machine à couler, une charge de métal fondu est introduite dans la cavité de la coquille, de façon à mouler une pièce.
Ainsi qu'il est facile de le comprendre, on rapproche l'aju- tage 13 de la face de la coquille pour y injecter la charge, puis on l'éloigne de la coquille. Bien que l'amplitude de ce mouvement soit faible, le mouvement répété de l'ajutage l'éloignant de la coquille entre les diverses opérations d'injection réduit au minimum la quantité de chaleur trans- mise de l'ajutage à la coquille.
Dans la forme de construction de la Fig. 3, il n'est pas nécessaire de commencer par faire échapper l'air de la chambre de la pompe. Pour le reste, le fonctionnement de la machine est à peu près le même que celui qui vient d'être décrit.
Dans les deux formes de construction, la pression d'injection s'exerce directement sur le métal fondu lui-même, c'est-à-dire sans interposition de matelas d'air sur la sur- face du métal sur laquelle s'exerce la pression, et l'air comprimé qui sert à actionner la pompe agit sur un piston fonctionnant dans un cylindre séparé, dans lequel on peut faire cesser la pression ou provoquer un échappement rapide de l'air sans exercer aucun effet d'aspiration sur le métal fondu de coulée.
On a constaté par expérience dans le moulage en coquille de pièces en aluminium (le mot aluminium pouvant être considéré comme désignant l'aluminium lui-même ou des alliages d'aluminium) que les éléments en mouvement relatif donnent lieu à des difficultés qui résultent de la formation d'oxyde de fer et d'aluminium sur ces éléments. Cet oxyde constitue un produit qui peut être considéré comme un abrasif,
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susceptible de donner lieu à une usure relativement rapide entre les éléments et, d'autre part, de faire gripper ou adhérer les éléments en les empêchant de fonctionner norma- lement.
Pour remédier à ces inconvénients, on emploie un métal tel que le tungstène qui, lorsqu'il est immergé dans l'aluminium fondu, permet de remédier aux inconvénients pré- cités, ou en d'autres termes n'est pas susceptible d'être attaqué. A ce point de vue et d'une manière descriptive, l'expression "matériaux susceptibles de résister à l'attaque de l'aluminium fondu" caractérise les matériaux du type con- sidéré. Il n'est pas indispensable dans la forme de construc- tion considérée d'ajuster les éléments avec précision, mais ces éléments sont mobiles l'un par rapport à l'autre et il est avantageux qu'ils puissent fonctionner en permanence et librement l'un par rapport à l'autre.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.