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PROCEDE DE MOULAGE DE PIECES METALLIQUES DANS DES FORMES MINCES, ET MOULE MINCR POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.
La présente invention est relative à un procédé pour le moulage de l'acier du fer, ou de métaux non ferreux, c'est-à-dire ceux qui ne contien- nent pas de fer ou d'acier, à l'aide de formes minces,, comparables à des mas- ques. Dans la description qui va suivre, ces moules seront appelés moules en masque.
De tels moules minces destinés à l'obtention de pièces coulées peuvent être par exemple établis en recouvrant des pièces positives, constituées par exemple par des modèles; des plaques-modèles ou autres., de mélanges se com- posant de sable et de liants durcissants, tels que des résines synthétiques ou des silicones. Les modèles sur lesquels sont formés les moules en masque peuvent être établis en métal, en plâtre ou en une autre matière appropriée.
L'étendage du mélange en question, destiné à constituer le moule en masque, peut s'effectuer en étalant ce mélange sur le modèle, en le projetant au moyen de l'air comprimé, ou en utilisant un autre procédé connu. La façon dont le moule en masque a été obtenu reste d'aillenns en dehors du cadre de la présente invention. Afin de l'exposer plus clairement, on mentionnera toutefois briè- vement qu'on préfère utiliser des matières à l'état liquide, pour constituer le moule en masque. Les modèles.pourront être tout d'abord enduits d'une cou- che grasse, destinée à faciliter le détachement du moule mince terminé. Le moule en masque est ensuite formé en recouvrant le modèle de la matière qui donnera naissance à sa paroi, après quoi on le saupoudre de sable sec, et on le laisse sécher.
Les matériaux constituant le moule en masque peuvent aussi être ainsi choisis qu'après avoir été étendus sur le modèle ils n'y restent fixés que par adhérence. La transmission de chaleur qui s'effectue depuis les modèles, habituellement chauffés, jusqu'à la matière froide qui constitue le moule provoque un début de ramollissement du liant contenu dans le mélange en question, ce liant donnant ainsi naissance à une couche mince et régulière sur le modèle, après avoir éloigné la partie du matériau qui n'a pas été expo-
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sée à Inaction de la chaleur, la couche constituant le moule est durcie par chauffage.
Les deux moitiés d'un moule en masque ainsi obtenu sont réunies par leurs joints, après leurs joints,après qu'on y a placé les noyaux nécessai- res, et maintenues assemblées au moyen de pinces élastiques. L'ensemble ainsi constitué est habituellement noyé dans une masse à grains libres, se composant de particules relativement grosses, comme par exemple la grenaille d'acier, du sable de quartz ou un matériau analogue, les moules en masque se trouvant placés débout ou verticalement au sein de la masse.
Ce procédé connu, et les dispositifs destinés à sa mise en oeuvre présentent des inconvénients. La force élastique des pinces en question s'af- faiblit avec le temps, et sous l'influence des hautes températures qui se ma- nifestent au moment de la coulée, de sorte qu'on doit continuellement rempla- cer ces pinces, pour assurer le joint entre les deux moitiés du moule, La pose de ces pinces, l'introduction des moules en masque dans la masse qui les envi- ronne et les travaux auxiliaires correspondant à ces opérations exigent beau- coup de temps. Après la coulée, le sable utilisé pour établir les moules en masque se mélange à la masse dans laquelle les moules sont noyés, et ne peut' être récupéré que difficilement.
Ceci constitue un inconvénient d'autant plus sensible que des quantités importantes de sable doivent être employées pour la confection des moules en masque, et qu'il faut aussi utiliser des quantités importantes de la masse dans laquelle les moules sont noyés. D'autre part, l'action des pinces mentionnées est telle que les moules ne sont solidement serrés qu'au voisinage de leurs zones marginales. Dans la partie médiane des moules, l'action des pinces ne se manifeste plus.
D'autre part, la pression exercée par la masse dans laquelle les moules sont noyés est trop faible pour que les deux parties de ces moules soient suffisamment maintenues l'une contre l'autre, à leur joint, De ce fait, des bavures se produisent facilement au.- joint, lors de la coulée, bavures exigeant des opérations de travail addition- nelles sur les pièces moulées, en vue de leur élimination. Enfin, on court le risque qu'avec la disposition connue des moules en masque ceux-ci se gon- flent lors de la coulée du métal, ce qui conduit à l'obtention de pièces à co- tes inexactes.
En coulant le métal dans des moules en masque placés verti- calement,la pression statiques devient;-si importante, notamment à la partie inférieure des moules, qu'en ces points la résistance des moules fléchit, et qu'on obtient des pièces à surface grossière ou rugueuse. Ainsi, il est pra- tiquement impossible d'appliquer le procédé en question avec des moules de dimensions importantes. Enfin, la vitesse de refroidissement des pièces cou- lées dans un moule en masque ainsi noyé est trop grande, par suite de la bonne conductibilité de;la masse d'enrobage, ce qui conduit à l'obtention de pièces de trop grande dureté.
La présente invention a pour but d'écarter les inconvénients ci- dessus rappelés, et cet objet est atteint essentiellement par le fait que le moule en masque assemblé est placé horizontalement sur un support plan, en vue de la coulée, ce moule en masque étant chargé par le haut au moyen d'une plaque dont les dimensions sont égales ou sensiblement égales à celles du moule.
Convenablement, le poids de la masse ou plaque chargeant le moule en masque sera choisi pour correspondre au poids de la coulée, étant précisé qu'on entend par là la pression exercée par le métal introduit dans le moule.
Une autre caractéristique de l'invention consiste dans le fait que la plaque supérieure et la plaque inférieure constituant le moule en masque sont pourvues d'organes d'appui. Ces organes d'appui, selon la forme et l'im- portance des pièces à couler, prendront la forme ou bien de tasseaux continus, ou bien de tasseaux discontinus, ou bien encore la forme de colonnes ou de pieds.
Dans d'autres cas, les moules pourront aussi être renforcés dans leurs parties hautes, c'est-à-dire dans les zones où les pièces sont formées, de façon à créer des points d'appui se-trouvant au même niveau que celui des tasseaux. On arri- ve ainsi à créer des surfaces d'appui au moyen desquelles d'une part la moitié inférieure du moule repose sur sa surface de support, et d'autre part la moitié supérieure du moule supporte le poids dont il est chargé. Au cours de la pre-
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mière phase de la coulée, les deux moitiés du moule en masque sont ainsi appli- quées l'une contre;l'autre avec une force suffisante pour empêcher leur gonfle- ment.
Les organes d'appui en question supportent le poids de charge, dès que, depuis le début de la coulée, le liant durcissant à la chaleur, ci-dessus men- tionné, et stabilisant les moules en masque, a été brûlé et ainsi éliminé dans les parties du moule en masque avoisinant directement les cavités de moulage, seul subsistant en ces points le sable non susceptible d'assurer une fonction de support, et de conserver une forme.
Le procédé suivant l'invention permet ainsi d'écarter la nécessité de noyer les moules en masque dans une masse de soutien. Il supprime aussi l'usage des pinces pour assembler les deux parties des moules. La position horizontale des moules en masque, pour la coulée, réduit notablement la pres- sion statique dans le moule, de sorte que la surface des pièces moulées res- pecte exactement les cotes, sans présenter de bavares, si bien qu'il n'est plus nécessaire de travailler ultérieurement les pièces moulées. D'autre part, la vitesse de refroidissement plus faible donne des pièces moulées d'une dureté moindre.
Suivant une autre propôsition conforme à l'invention, les surfaces d'appui ou les organes d'appui du moule en masque sont égalisés par application d'une plaque préalablement chauffée, de façon à obtenir des points d'appui se trouvant exactement au même niveau, supportant le poids de charge ou venant porter sur la surface de base. L'application de cette plaque chauffée est ef- fectuée au moment.où le liant'et le sable sont étendus sur;le modèle chaud,.' ce mélange de liant et de sable n'étant pas encore cuit, et étant par conséquent susceptible d'être encore déformé plastiquement.
D'autres particularités de l'invention, et des détails portant sur les avantages qu'elle permet d'obtenir, ressortiront de la description, 'qui va suivre et qui est relative aux exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, montrant des dispositifs conformes à l'invention;'permettant la mise en oeuvre du procédé qui en fait également l'objet. Dans ces dessins.
La figure 1 représente en perspective l'ensemble du moule en mas- que et du dispositif destiné à le charger.
La figure 2 est une vue en plan de la moitié supérieure d'un moule en masque, pourvue d'un tasseau marginal continu, et, destinée au moulage d'une pluralité de pièces de machine identiques entre elles.
La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 est une vue en élévation de l'objet de la figure 2.
La figure 5 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation d'une partie inférieure de moule, dans laquelle le tasseau marginal suivant la figure 2 est subdivisé, pour former une pluralité d'organes d'appui indivi- dûels,
La figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5.
La figure 7 est une vue en élévation de l'objet de la figure 5.
La figure 8 est également une vue en plan, montrant un autre exem- ple de réalisation d'une moitié inférieure de moule dans laquelle les organes d'appui constituent des colonnes ou des pieds et sont.répartis sur toute la sur- face du moule en;masque,
La figure 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8, et
La figure 10 est une vue de profil de l'objet de la figure 8.
Dans le nouveau procédé suivant l'invention, on utilise des mou- les en masque du type de ceux représentés dans les figures 2 à 10. Dans ces moules, les organes d'appui mentionnés plus haut sont ainsi répartis sur toute la surface des moitiés supérieure et inférieure des moules que, lors de leur- assemblage, chacune des moitiés du moule en masque vient porter étroitement et correctement sur l'autre moitié. Ces organes d'appui sont réalisés de dif-
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. férentes manières, suivant la forme et la disposition des modèles, et par conséquent des pièces à mouler.
Dans la figure 2, la moitié supérieure comporte un bord d'appui saillant continu, affectant la forme d'un tasseau 1. Pour économiser de la matière, ce tasseau 1 n'est pas plein, en coupe transversale, mais constitua une gouttière ou forme des cavités (voir figure 3).
Le moule en masque est, de la façon habituelle, pourvu de logements 2 destinés à recevoir les tenons 2' appartenant à la moitié inférieure du mou- le, et assurant le repérage entre les deux parties du moulé (voir figure 1).
L'orifice destiné à la coulée du métal, ménagé dans la moitié supérieure du moule en masque, est désigné par 3. On a montré en 4 les différentes cavités correspondant aux pièces à mouler à l'aide du dispositif suivant l'invention.
La moitié inférieure correspondante du moule en masque, partiellement visible dans la figure 1, est établie sensiblement de la même manière, et est symétri- que de la moitié supérieure. Toutefois, elle ne comporte par l'orifice de cou- lée du métal. La moitié inférieure du moule en masque s'appuie par son enca- drement de portée sur l'encadrement correspondant de la moitié supérieure'de ce moule. Dans la figure 1, l'encadrement de la moitié inférieure est désigné par 1', et les cavités destinées à donner naissance aux pièces à mouler sont désignées par 4'.
La disposition générale des deux moitiés du moule en masque (par- tie supérieure et partie inférieure) ressort bien de la figure 1. L'encadre- ment d'appui de la moitié supérieure du moule se trouve en contact avec une plaque de recouvrement 5, alors que l'encadrement d'appui de la moitié inférieu- re du moule repose sur une plaque de base 6. Cette dernière est pourvue de gorges 7 et éventuellement d'orifices permettant l'échappement et l'évacuation des gaz provenant du moule en masque fermé, et refoulés lors de la coulée du métal. La figure 1 montre bien le montage de la partie supérieure et de la partie inférieure du moule en masque, assemblées pour constituer un moule fer- mé, et indique aussi la disposition du moule en masque prêt' pour la coulée.
On observera que sur la plaque de recouvrement 5, convenablement pourvue de poignées 8, est placé un poids de charge 10, muni des poignées 9. On a dési- gné par 11 un dégagement prévu dans la plaque de recouvrement 5, et correspon- dant à l'orifice 3 destiné à l'introduction du métal coulé. Cet orifice 3 peut être prolongé vers le haut par une tubulure de coulée 3' qui, comme le montre bien la figure 1, s'étend jusqu'au delà de la plaque de recouvrement 5.
Dans l'exemple de réalisation du moule en masque faisant l'objet des figures 5, 6 et 7, on prévoit au lieu du tasseau continu d'appui 1 formé à la périphérie du moule en masque, des surfaces d'appui 12 individuelles, prévues à une certaine distance du bord du moule en masque, et réparties le long de la périphérie de celui-ci. D'autre part, dans cette forme de réalisa- tion, et conformément à la forme de réalisation qui fait l'objet des figures 2 à 4, on prévoit dans la zone médiane du moule en masque des extensions de la paroi dans laquelle sont ménagées les cavités de moulage, extensions diri- gées vers le haut de manière à constituer des points d'appui pour la plaque de recouvrement 5. Ces points d'appui s'étendent donc tous jusqu'au même niveau.
Les cavités de coulée destinées aux pièces à mouler sont désignées par 13, dans cette forme de réalisation, et le point d'introduction du métal coulé est désigné par 14. On a montré en 15 les tenons de centrage. Dans la moitié inférieure du moule, de forme générale en plateau, sont ménagées des rigoles correspondant aux canaux qu'empruntera le métal coulé.
Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 8, 9 et 10, on a ménagé des organes d'appui 16 en forme de colonnes, tant aux bords du moule qu'entre les cavités correspondant aux pièces à mouler, au lieu de l'encadre- ment d'appui continu 1 suivant les figures 2 à 4, ou des tasseaux individuels 12 suivant les figures 5 à 7. On a désigné par 15 les tenons de centrage, et par 13 les cavités correspondant aux pièces de machine à mouler. La figure 9 montre que les organes d'appui en question, formant des colonnes, peuvent être également prévus sous forme de corps creux. La moitié supérieure du moule en-
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masque correspondant à la moitié inférieure représentée, est en forme de pla- que et est pourvue à la fois d'un orifice pour la coulée du métal, et de canaux de répartition pour celui-ci.
Les organes d'appui résistent aussi longtemps, c'est-à-dire con- servent leur forme aussi longtemps, lors de la coulée du métal fondu, que le liant assurant la conservation de la forme des parois du moule en masque, liant qui,comme on l'a mentionné au début, est constitué par exemple par des résines synthétiques durcissant à la chaleur, n'a pas brûlé sous l'effet de la haute température du métal coulé, dans la zone du moule avoisinant directement les cavités de moulage, Avant que cette combustion ait lieu, les pièces moulées sont déjà assez solidifiées pour pouvoir conserver leur forme, et agir comme éléments de support pour le poids de charge.