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La présente invention concerne la fabrication de tous objets métalliques par coulée, dans un moule approprié, de métaux ou alliages en fusion.
Elle est particulièrement intéressante lorsqu'il s'agit de réaliser, en métaux ou alliages non-ferreux, des pièces dont l'utilisation ultérieure impose impérativement l'absence de toute soufflure.
Enfin, elle se prête aisément à une fabrication de série.
Cette invention comprend un procédé et un disosi- tif pour la mise en oeuvre de ce dernier.
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Le procédé consiste à fondre en un vase clos, cons- titué par un creuset fermé par le moule, de petites quantités de métal ou d'alliage correspondant chacune à la réalisation . d'un seul objet, et à couler le métal ou l'alliage en fusion directement dans le moule en évitant toute entrée d'air dans ledit vase clos, la fusion étant obtenue par tout moyen de chauffage convenable, en particulier par induction à l'aide d'un courant électrique de fréquence appropriée.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé par la combinaison d'un creuset de volume et de matière appropriés et du moule de l'objet, prévus pour être aisément réunis et de manière à former un vase clos, des moyens étant prévus pour supporter ledit vase clos et lui faire prendre toutes positions utiles en vue de la fusion, pour effectuer celle-ci dans ledit vase clos, pour serrer le moule et le creuset l'un contre l'autre, pour renverser ledit vase à une vitesse convenable et réglable de manière à faire passer le métal fondu, ou l'alliage fondu, du creuset dans le moule, et enfin, s'il y a lieu, pour refroidir ensui- te l'ensemble afin d'accélérer le démoulage.
La présente invention étant particulièrement inté- ressante, quoique non exclusivement, pour la fabrication d'objets en cuivre coulé, puisqu'elle prévoit d'effectuer la fusion en présence d'une quantité d'air limitée, qui peut être rendue faible, il est décrit ci-après l'application de cette invention à la réalisation d'une cage d'écureuil en cuivre pour le rotor d'un moteur électrique asynchrone. Ce rotor, qui est cylindrique, est formé d'un empilage de tôles magnétiques isolées et il présente sur sa périphérie des encoches parallèles à l'axe.
La cage d'écureuil est consti- tuée par des barreaux, ici en cuivre, logés dans ces encoches
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3t dont toutes les extrémités sont réunies entre elles de chaque côté du rotor par des anneaux dits de court-circuit. ette application donne lieu à quelques dispositions parti- culières qui doivent être comprises comme faisant partie-de L'invention. C'est ainsi que le moule est constitué par le otor lui-même associé à deux pièces d'extrémité qui forment ¯esdits anneaux. En outre, il est prévu un préchauffage du ioule avant la coulée de manière à faciliter l'écoulement, lans les canaux du moule, du métal en fusion formant ensuite .a cage d'écureuil.
D'autres particularités apparaîtront lans la description dans laquelle: - les figures 1, 2 et 3 représentent une réalisa- @ion du dispositif suivant l'invention respectivement avant .a fusion, après la fusion et avant la coulée, et au bout L'un demi-tour de rotation; - la figure 4 montre ledit dispositif suivant une loupe longitudinale de la figure 2.
- les figures 5 à 7 sont des vues de détail.
Dans ces figures, 1 désigne l'empilage de tôles formant le rotor, 2 les barreaux de la cage, 3 les anneaux le court-circuit. Le moule est formé par le rotor 1 associé deux pièces d'extrémité 4 et 5 comportant chacune une gorgé ians laquelle se formera l'anneau de court-circuit corres- pondant. En outre, la pièce 4 présente des ouvertures 6 qui La traversent depuis le fond de ladite gorge jusqu'à la face opposée à celle dans laquelle est pratiquée cette gorge.
Le creuset est représenté en 7. Son volume corres- pond sensiblement à la quantité de cuivre nécessaire pour obtenir la cage d'écureuil désirée. Il est choisi de manière qu'il reste très peu d'air en présence du cuivre.
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Conformément à l'invention, la fusion'est effectuée en vase clos. Celui-ci est constitué par' le creuset 7 fermé par ledit moule. Ainsi que le montre la figure 1, le creuset est posé sur un support approprié et le moule est lui-même simplement posé sur le creuset pour le fermer, les ouverture.
6 de la pièce 4 débouchant dans le creuset. Cet ensemble tient en équilibre du fait que l'axe du creuset et celui du rotor sont en prolongement l'un de l'autre suivant une ver- ticale. Cette même figure montre en 8 et 9-des enroulements qui, parcourus par un courant électrique approprié, servent par induction respectivement à chauffer le moule et à pro- duire la fusion du cuivre dans le creuset.
Les différents moyens pour opérer la coulée combi- nent la méthode par renversement et celle à la fronde. Les organes qui permettent de les obtenir sont réunis ici en un tout formant une machine comprenant deux parties; un bâti abritant un moteur d'entraînement non représenté, et une par- tie tournante (figure 4).
La partie tournante comprend un tube cylindrique 10 pourvue de deux cloisons intérieures 11 et 12 qui délimi- tent trois chambres 13, 14 et 15. Un piszon 16 est mobile dans, la,chambre 14. Il est solidaire d'une tige 17 qui traverse la cloison 12, la chambre 15 et se termine par un autre piston 18. L'extrémité du tube 10, côté de la chambre 15, est ouver- te et est prévue pour être obturée par un couvercle 19.
L'extrémité du tube 10, côté de la chambre 13, est fermée.
A l'intérieur de cette chambre 13 est déplaçable une masse d'équilibrage 20.
Le tube cylindrique 10 est mobile de manière telle que son axe longitudinal tourne autour de son centre 0 dans un plan vertical. Pour cela, il est rendu solidaire, par exemple par soudure, d'un plateau 21, extrémité 'd'un tube 22
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monté horizontalement dans le bâti 23 de la machine par l'intermédiaire de roulements à billes 24. La surface cylin-' drique extérieure du plateau 21 est prévue avec des gorges dans lesquelles s'engagent deux courroies trapézoïdales actionnées par ledit moteur non figuré. L'intérieur du tube 22 est divisé par un tube concentrique 31 en deux chambres concentriques 32 et 25, qui, par des conduits prévus dans le plateau 21, communiquent avec la chambre 14 chacune à une extrémité de celle-ci.
Côté opposé au plateau 21, les chambres 32 et 25 communiquent avec un manchon fixe 26 qui permet de les relier chacune à une distribution d'un agent de commande approprié, par exemple de l'eau.
L'ensemble est enfoncé dans un capot de protection 27 présentant à sa partie supérieure une ouverture obturable par un couvercle 28.
Enfin, 29 désigne une cale d'épaisseur appropriée disposée entre le piston 18 et le fond extérieur du creuset, et 30 le cuivre aux divers stades de sa transformation dans le creuset.
Suivant l'invention, la cage d'écureuil en cuivre coulé s'obtient ainsi:
Le couvercle 28 étant ouvert, le tube 10 est amené en position verticale, selon figure 1. Le couvercle 19 est enlevé. L'eau étant envoyée dans la chambre 25, l'ensemble 16, 17, 18 monte jusqu'à ce que le piston 18 se trouve dans l'ouverture du tube 10. Une cale 29 est posée sur ledit piston, puis le creuset 7 sur ladite cale. Le cuivre à fondre est placé dans ce creuset qui est ensuite obturé par le moule constitué par le rotor 1 et les deux pièces d'extrémité 4 et 5.' Les enroulements 8 et 9 solidaires d'un support mobile non représenté, sont amenés autour du moule et du creuset.
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Le courant électrique choisi parcourt ces enroulements pendant un temps déterminé pour chacun d'eux. Lorsque la fusion du cuivre est effectuée, les enroulements 8 et 9 sont retirés, @ l'alimentation en eau de la chambre 25 est supprimée, celle avec la chambre 32 est établie. L'ensemble 16,17, 18 des- cend jusqulà ce que le piston 18 repose sur la cloison 12.
Le creuset et le moule se trouvent ainsi amenés dans la chambre 15 sans avoir été séparés l'un de l'autre à aucun moment. L'épaisseur de la cale 29 a été choisie pour qu'il soit alors possible de fermer la chambre 15 par le couvercle 19. Pour bien serrer le moule et le creuset l'un contre l'autre, l'alimentation en eau de la chambre 32 est suppri- mée, celle de la chambre 25 est rétablie. Le couvercle 28 est fermé.
Le tube 10 est mis en rotation à vitesse convena- ble par le moteur de la machine. Cette vitesse a été déter- minée en tenant compte de la section des barreaux et des anneaux, pour que le cuivre en fusion soit projeté dans le moule.avec la pression nécessaire pour obtenir une cage parfaitement exempte de soufflures. Cette rotation permet également d'obtenir la solidification du cuivre ainsi coulé en refroidissant convenablement le moule. A cet effet, les parois de la chambre 15 sont ajourées, comme le montre la figure 5 qui est une coupe du tube 10 suivant XY de la figu- re 1.
A l'arrêt du moteur, le tube 10 est amené dans la position verticale de départ. Le couvercle 28 ayant été déplacé, la pression sur le piston 16 est supprimée et le couvercle 19 est enlevé. Puis la pression sous le piston 16 est rétablie de manière à s oulever le creuset et son moule hors du capot 27(figure 1). Le moule est séparé du creuset-
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et les pièces 4 et 5 enlevées. Il reste le rotor l'et sa cage @ d'écureuil, tels qu'ils sont représentés à la figure 6 suivant une coupe longitudinale dudit rotor passant par deux encoches diamétralement opposées.
La figure 7 montre séparément le vase clos formé par le creuset et le moule lorsque le tube 10 a effectué le quart de son premier tour. Le cuivre, en s'écoulant dans les encoches et les parties des anneaux se trouvant à ce moment à la partie inférieure du rotor 1, chasse l'air devant lui à travers les autres encoches et parties d'anneaux qui sont provisoirement libres. Ce cuivre et cet air sont ainsi mis en mouvement dans le même sens, l'air passant progressivement dans le creuset en même temps que le cuivre s'en échappe.
Dans ces conditions il n'y a pas d'inclusion d'air dans le cuivre coulé.
Le même avantage serait obtenu en effectuant la coulée par simple renversement, avec ou sans vibrations. Ce mode opératoire peut trouver son emploi avec de l'aluminium.
Le moule et le creuset étant serrés l'un contre l'autre par tout organe approprié, l'ensemble serait alors simplement renversé à l'aide d'un organe de manutension approprié et reposerait par la pièce 5 sur un plan horizontal avant qu'on effectue la séparation du moule et du creuset.