Procédé de coulée sous pression et machine à couler
sous pression.
La présente invention est relative à un procédé pour couler sous pression à l'aide d'une machine horizontale à couler sous pression à chambre froide, où la quantité de métal liquide dosée de façon à remplir l'empreinte du moule est coulée moyennant réduction de l'espace qui accueille la quantité dosée de métal liquide, espace compris entre, d'une part, un orifice de coulée situé dans la partie supérieure de cet espace et débouchant dans l'empreinte du moule et, d'autre part,
la région de l'orifice de remplissage, cette réduction étant obtenue de préférence moyennant un premier déplacement du piston de coulée dans ledit espace pendant une phase de préremplissage et un second déplacement, qui suit.. le premier et qui a lieu pendant une phase de remplissage du moule.
Il est déjà connu d'exécuter en particulier le procédé de coulée sous pression en différentes phases du mouvement du piston de coulée. Ainsi, on a connu au cours des recherches, relatives en particulier au procédé de coulée sous pression à chambre froide, des systèmes à deux, trois et quatre phases, Le,système à quatre phases, notamment, représente une des innovations qui ont apparu en dernier lieu sur le marché. Les quatre phases de coulée du procédé de coulée sous pression comportent, à la suite du remplissage d'une quantité dosée de métal
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cepteur - dans lequel se meut un piston de coulée, par exemple et d'où part un orifice de coulée débouchant da ns l'empreinte du moule - le déplacement du piston de coulée à une-très faible vitesse, cela jusqu'à ce que l'orifice de remplissage prévu dans le manchon d'injection soit obturé par le piston, ce déplacement étant suivi d'un déplacement à une vitesse légèrement supérieure, mais encore toujours réduite, du piston de coulée, dans le but de remplir complètement de -:
étal liquide le manchon d'injection entre le piston de coulée et l'orifice de coulée, après quoi a lieu un déplacement du piston de coulée à une grande vitesse, afin de remplir en peu de temps l'empreinte du moule de métal liquide, cette phase étant suivie de la quatrième et dernière phase avec une post-pression pratiquement statique, qui est amenée à agir sur le métal liquide remplissant l'empreinte du moule, pendant la, so-lidification, dans le but de compenser le retrait de solidification, La très faible vitesse au cours de la première phase joue un rôle particulièrement important dans le cas de degrés de remplissage élevés du manchon d'injection formant l'espace en question, car elle vise à éviter des projections vers l'extérieur à travers l'orifice de remplissa-
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très nombreux cas, les gaz présents dans le manchon d'injection se mélangent au métal liquide contenu dans ce dernier. Ces gaz influencent défavorablement la qualité de la pièce moulée appelée à être exécutée en ce métal liquide. Il est connu d'appliquer, dans la troisième phase, des vitesses différentes, compte tenu du type du métal liquide et des blocs du moule, tout en prenant en considération différents critères technologiques, tels que la dispersion du jet de métal, la vitesse de refroidissement du métal liquide, les dangers de la reprise, etc.
Un a constaté que ces procédés de coulée modernes n'aboutissent pas toujours au résultat recherché, en particulier lorsqu'il s'agit d'exécuter des pièces- coulées -de très haute..qualité. L'idée qui est à la base de l'invention consiste à effectuer le remplissage du manchon d'injection par le métal liquide de telle manière qu'il subsiste obligatoirement jusqu'au dernier moment un trajet libre de passage de gaz, à partir de la cavité dont le volume va en diminuant et qui est comprise entre, d'une part, la surface du métal liquide contenu dans le manchon d'injection et, d'autre part, ce manchon même, ce trajet passant par l'orifice de coulée et débouchant dans l'empreinte du moule.
En d'autres termes.,- le gaz. résiduel, situé au-dessus de la surface du métal liquide contenu dans le manchon d'injection doit avoir la possibilité de s'échapper vers l'empreinte du moule, d'où l'air peut être refoulé dans des canaux de dégorgement, ainsi qu'à travers des régions du moule perméables aux gaz.
Afin de mettre en pratique ce principe fondamental, le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que, pendant la phase de préremplissage en vue de l'injection, ledit espace se réduit d'une façon accélérée à la suite d'un déplacement accéléré du piston de coulée à partir d'une position de repos où l'orifice de remplissage est dégagé, cependant que la quantité dosée de métal liquide s'accumule à proximité de l'orifice de coulée, lequel est maintenu constamment dégagé de métal liquide, de préférence, grâce a l'étalement de la masse de métal liquide sur la surface du piston de coulée; et en ce que, après avoir atteint l'orifice de coulée, la masse de métal liquide est refoulée dans l' empreinte du moule à travers
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effet une nouvelle réduction dudit espace.
La caractéristique du déplacement accéléré du piston de coulée peut différer d'un cas à l'autre. La phase de remplissage du moule, qui succède immédiatement à la phase de préremplissage, peut également suivre des caractéristiques de mouvement différentes.
Une disposition a vanta geuse consiste en ce que, pendant la phase de préremplissage, le piston de coulée se déplace avec une accélération qui atteint sa valeur de service sans dépassement sensible, qui se déroule sans diminution brusque et qui conserve un ordre de grandeur de cette valeur de service.
Cette disposition permet d'éviter la formation d'une onde avancée.
Une variante particulièrement favorable consiste à mouvoir le piston de coulée pendant la phase de préremplissage avec une a ccélération qui demeure constante après avoir atteint sa valeur de service.
Ce mode de f onctionnement offre de nombreux avanta ges :
On peut adopter une valeur de service de l'accélération qui permette d'éviter des projections dans la région de l'orifice de remplissage, tout en permettant d'atteindre une durée relativement réduite de la phase de préremplissage, ce qui empêche un refroidissement du métal liquide. Etant donné que l'accélération ne diminue pas, on évite une séparation du métal liquide d'avec le piston de coulée, séparation qui aurait favorisé la propagation d'une onde avancée. Etant donné le remplissage plus calme du manchon d'injection, l'orifice de coulée demeure ouvert pendant une partie proportionnellement beaucoup plus lon-
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laquelle a lieu l'évacuation de l'air est plus longue que dans les systèmes connus, bien que, grâce à l'invention, on puisse adopter une longueur de la phase de préremplissage égale ou inférieure à celle a-doptée à ce jour. Le remplissage plus calme du manchon d'injection permet une meilleure évacuation de l'air, cela aussi pour la raison que le passage des gaz dans la partie supérieure du manchon d'injection n'est pas entravé par des ondes.
L'invention permet un degré de remplissage plus élevé du manchon d'injection. Ce dernier peut donc présenter un diamètre moindre et, d'autre part, un même système d'introduction forcée peut exercer une pression spécifique plus élevée sur le métal liquide. Les pièces moulées obtenues possèdent une surface plus attrayante, un poids npécifique plus élevé et une s tructure plus uniforme. Le taux de rebut est moindre que jusqu'à présent.En outre, l'accélération peut avoir lieu, sans décélération, pendant la phase de préremplissage.
Pour bénéficier entièrement des avantages de l'invention, la du-
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la durée totale de la phase de préremplissage plus la phase de remplissage du moule. Sinon, on risque de passer à la phase de remplissage du moule avant que la phase de préremplissage soit terminée. Il est indiqué de porter ce rapport à 90 % au moins.
Pendant le mouvement accéléré du piston de coulée, le métal liquide a la possibilité de s'étaler sur des portions constamment croissantes du piston de coulée, jusqu'à recouvrir la surface totale de celui-ci.
La mise au point de l'évolution du mouvement accéléré qui se
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ge complet du cylindre ou manchon d'injection entre le piston de coulée et l'orifice de coulée, peut être telle que l'orifice de coulée maintienne une communication essentiellement libre entre, d'une part, l'es-
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preinte du moule.
L'invention concerne en outre une machine à couler sous pression, qui permet d'appliquer d'une façon particulièrement avantageuse la mé-
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comprenant : un manchon d'injection sensiblement horizontal aboutissant à l'empreinte du moule et dans lequel se déplace un piston de coulée
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jection; un accumulateur de pression; de préférence un multiplicateur de pression affecté au groupe piston-cylindre d'injection; des organes qui gouvernent l'introduction forcée: du métal liquide;et une soupape d'injection disposée dans une conduite de pression prévue entre l'accumulateur de pression et le groupe d'injection piston-cylindre.
Diverses soupapes d'injection ont déjà été proposées pour de telles machines à couler sous pression. La plupart d'entre elles ne permettent pas une augmentation précise et régulière de leur débit, lequel sert à la commande du piston d'injection. Ceci ne permet pas l'accélération constante du piston de coulée.
On a déjà proposé des soupapes d'injection devant posséder au moins partiellement une caractéristique course/débit linéaire. Toutefois, ces soupapes sont très compliquées et ne conviennent pas aux conditions de service, riches en chocs et en secousses, d'une machine à couler sous pression. Il s'agit dans certains cas de servosoupapes comprenant de nombreux organes. mobiles .et des systèmes de raccordement compliqués. Les constructions connues qui ont relayé celles qui viennent d'être mentionnées étaient également compliquées et possédaient des caractéristiques très difficilement contrôlables. D'ailleurs, toutes ces constructions ont en commun un comportement indéfinissable au moment de l'ouverture: dans de nombreux cas, des pressions agissant sur le corps de soupape s' établissent ou disparaissent brusquement, voire subissent une inversion.
Il en résulte une instabilité, qui entraîne une accélération incontrôlable du piston d'injection. Celle-ci s'élève en pointe loin au-delà de sa valeur de service et baisse d'une façon raide. Ce phénomène peut se répéter plusieurs fois, jusqu'à ce que l'accélération atteigne la valeur de service. Il en résulte des ondes avancées dans le métal liquide, lequel se sépare du piston de coulée, de sorte que le procédé faisant l'objet de la présente invention n'est pas réalisé.
La machine à couler suivant l'invention permet d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus. Sa soupape d'injection est simple et ne comporte que peu d'organes. Cette machine est caractérisée en ce qu'il est prévu dans la soupape d'injection un corps de soupape qui est pressé contre un siège de soupape� ce siège de soupape étant situé entre une chambre de passage et un orifice de raccordement; en ce que la soupape d'injection présente au moins une chambre d'application forcée destinée à appliquer à force le corps de soupape contre le siège
de soupape, la chambre d'application forcée pouvant être raccordée, en vue de sa mise hors pression, par l'entremise d'un régulateur -le débit ajustable, au réservoir à fluide, de pression; en ce que la soupape d'injection présente au moins une chambre de commande pouvant être attaquée - ou attaquée - par le fluide sous pression; en c e qu'un corps régulateur de débit, qui fait saillie dans l'orifice de raccordement
et dont le diamètre va en diminuant en directrion de l'orifice de rac-
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entre le corps régulateur de débit et le corps de soupape est assuré par l'entremise d'une surface cylindrique qui est courte par rapport
à la course et qui assure l'étanchéité conjointement avec l'orifice de raccordement.
Grâce au joint étanche au niveau de la surface cylindrique, le corps de soupape est accéléré à sa-vitesse affichée, sans que du f luide sous pression puisse .passer à travers la soupape d'injection. Il s'ensuit que les irrégularités qui se manifestent dans l'accélération du corps de soupape n'ont aucun effet sur le piston d'injection. Le passage du fluide sous pression au-delà du corps régulateur de débit ne commence qu'après que le corps de soupape a atteint sa vitesse affichée. De cette façon, il n'y a pas lieu de craindre des mouvements saccadés du corps de soupape, de sorte que l'accélération du piston d'injection s'effectue delà manière requise.
Il en résulte un? légère augmentation de la durée de la phase de préremolissage à partir de l' instant de son amorçage, ce qui est cependant sans g rande importance eu égard à _'amélioration du processus d'injection.
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te du corps régulateur de débit, déterminée par la d iminution du diamètre, entraîne une augmentation linéaire du débit en fonction de la course du corps de soupape On obtient ainsi une accélération constante du piston d'injection.
A cette fin, la surface limite du corps régulateur de débit peut être un parabololde de révolution.
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surface cylindrique erst formée par une courbe de raccordement régulière, l'accélération augmente progressivement lorsque la surface cylindrique s'écarte du aiège de soupape, ce qui représente une garantie supplémentaire contre l'apparition de pointes d'accélération.
Il est prévu dans la plupart des cas un limiteur de course ajus-
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le débit maximal, et donc la vitesse maximale du piston d'injection, peuvent être ajustés d'une manière très simple. L' a justement de l'accélération du piston d'injection est également aisée; il suffit de mettre au point le régulateur de débit à l'intervention duquel peut s'effectuer la décompression de la chambre d'application forcée; on détermine ainsi la vitesse du corps de soupape.
On a ainsi la possibilité de réaliser un remplissage du manchon d'injection avec le métal liquide en réduisant la turbulence au minimum, sans donner lieu à la formation d'une onde avancée déferlante et tout en maintenant constamment un trajet de communication libre à tra-
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s'échappent, trajet aboutissant au bord de l'orifice de coulée.
Le mouvement peut s'étendre d'une traite sur la course d'ouverture complète, déterminée par une butée réglable, de sorte qu'un remplissage du moule a lieu avec une vitesse d'injection croissante.
Cependant, dans de nombreux cas, il sera nécessaire d'effectuerle remplissage de l'empreinte du moule à une vitesse constante. A cette fin, la pression de r etenue se manifestant dans les chambres d'application forcée mentionnées plus haut peut être avantageusement éliminée brusquement en court-circuitant le régulateur de débit au moyen de simples branchements de soupapes. On peut ainsi réaliser des vitesses d'injection constantes, dont la valeur peut Être ajustée en positionnant la butée pour la limitation de la course.
Selon une forme de réalisation particulièrement simple de la
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jection peut être établie de manière à présenter un corps de soupape relativement court et un piston situé à l'extrémité du corps de soupape distante du siège de soupape et constitué par un seul épaulement circulaire, piston qui divise le carter de soupape en deux chambres de pression seulement. On doit prévoir, en plus d'un modérateur réglable, seulement trois soupapes de r etenue commandées, pour réaliser le processus d'introduction forcée avec un déroulement des mouvements conforme à l'invention. En faisant en sorte que, lors de l'exécution d'une
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plication forcée postérieure à la suite de l'attaque, par le fluide sous pression, de la face annulaire du piston tournée vers le siège
de soupape, soit déchargée vers l'espace situé en avant du corps de soupape conformé en parabololde, on peut simplifier le branchement pour le système hydraulique. L'injection étant effectuée, la soupape se ferme automatiquement, de sorte qu'il est inutil e de prendre des mesures particulières à cet effet.
En combinant les soupapes d'injection de la première et de la deuxième formes d'exécution de l'invention, on peut réaliser une autre soupape d'injection, destinée à une troisième variante, particulièrement favorable, de l'invention. Dans cette variante, et grâce à un mode
de commande eu de fonctionnement de la soupape d'injection semblables à ceux de la première forme de réalisation, en ce qui concerne le déroulement du processus d'injection, le piston constitué sur le corps de soupape et qui sépare les deux chambres de pression médianes l'une de l'autre, peut remplir une importante fonction supplémentaire. Lorsqu'il est mis sous pression à l'aide de soupapes de commande, da ns le sens de la fermeture de la soupape d'injection, ce piston peut assurer une fermeture rapide de cette soupape.
Grâce à cette disposition, la soupape d'injection peut jouer le rôle de la soupape de retenue pour un multiplicateur de pression qui, pour des raisons d'accessibilité, est distinct, sur le plan de la construction, du cylindre d'injection.
Cette solution n'exige que l'adjonction d'un modeste supplément de soupapes de distribution à celles présentes dans la deuxième forme d'exécution. En choisissant convenablement les soupapes, on peut contrôler la distribution de grandes quantités de fluide sous pression par unité de temps.
Lorsqu'on fait appel à une gouverne télécommandée pour le posi-tionnement de la butée destinée à limiter la course de la s oupane ou à ajuster la résistance du régulateur de débit, le dispositif suivant l'invention convient pour être utilisé dans des machines à couler sous pression programmables, à commande centralisée.
L' invention sera exposée ci-après en se référant aux exemples de r éalisation représentés dans les dessins annexés-
Dans ces dessins :
La figure 1 est une représentation schématique du système d'ad- <EMI ID=19.1>
bre froide et du plan de fonctionnement d'une première forme de réalisation du dispositif suivant l'invention.
La figure 2 représente un détail du corps de soupape, à une échelle plus grande. La figure 3 est un diagramme course-temps du mouvement du piston <EMI ID=20.1>
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La figure 4 représente la disposition du système de refoulement par rapport à l'empreinte du moule, à une échelle plus grande. La figure 5 représente le processus de remplissage dans le manchon ou canon d'injection, tel qu'il est réalisé dans les procédés connus à ce jour. La figure 6 représente le déroulement du processus de remplissage dans le manchon d' injection, tel qu'il est réalisé par l'invention. La figure 7 représente le schéma de fonctionnement d'une autre forme de réalisation. La figure 8 représente le schéma de fonctionnement d'une troisième version du dispositif suivant ! 'invention.
Dans la figure 1, un manchon d'injection 2 est assujetti dans le plateau fixe 1 d'une machine horizontale à couler sous pression à chambre froide, pour métaux, manchon qui reçoit un piston de coulée 3. Ce dernier est accouplé rigidement, au moyen d'une tige de piston 31, au piston d'injection 41 d'un groupe piston-cylindre d'injection 4, qui constitue, conjointement avec un groupe piston-cylindre multiplicateur de pression 5, un système de commande hydraulique. Un accumulateur de pression ou accumulateur à piston 6, qui communique d'une part avec un réservoir à gaz sous pression 7, est d'autre part en communication, par une conduite de pression 9, avec l'entrée du multiplicateur de pression.
Dans l'alésage central 52 du piston 51 du multiplicateur de pression est disposée une soupape de retenue 53, à travers laquelle la pression de l'accumulateur attaque le piston d'injection 41, en vue de l'accomplissement de l'introduction forcée. Comme le déroulement des fonctions du groupe piston-cylindre multiplicateur de pression 5 s'effectue d'une manière connue, et afin d'assurer une meilleure compréhension, on n'a représenté que les raccordements 27 et 28 destinés à mettre hors pression; lors de l'introduction forcée, les espaces de pression correspondants, qui précèdent le piston d'injection 41 et le piston multiplicateur 51.
Dans la conduite 9 est disposée une soupape d'injection 10 destinée à régler le passage du fluide de pression de l'accumulateur de
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5.
La soupape d'injection 10 est constituée par un carter de soupape 19 comprenant quatre chambres distinctes de même diamètre et par un corps obturateur 11. Une chambre antérieure 14 contient le siège
de soupape 12, ainsi que l'extrémité, conforme à ce siège et présentant une forme géométrique suivant la figure 2, du corps obturateur d'injection 11. Dans un raccord 91, prévu en amont de ce c orps obturateur, débouche la branche, venant de l'accumulateur de pression 6, de la conduite de pression 9, tandis que la branche de cette conduite qui se dirige vers le multiplicateur 5, quitte la chambre 14 par un raccord
92.
Un piston 18, formé dans la région médiane du corps obturateur
11, sépare deux autres chambres de pression 15 et 16 l'une de l'autre. Ces chambres sont pourvues respectivement de raccords 21 et 22, à tra-
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térieure 17, de sorte que sa face postérieure 20 est attaquée à travers un raccord 23 qui débouche dans cette chambre. Dans la paroi postérieure de la chambre de pression 17 est prévue une tige munie dfun filet et servant de butée réglable 24 destinée à limiter la course
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Le raccord 21 de la. chambre, de pressiez 15 est en communication
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magnétique. Les raccords 22 et 23 des chambres de pression 16 et 17, respectivement, sont reliés en commun, à travers un système constitué
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sation de température et de pression, branchés en parallèle, à la sor-
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cette dernière sont reliées respectivement à des conduites 25 et 26,
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T ne sont pas représentés.
Les raccords 22 et 23, voisins et branchés l'un à l'autre, sont
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conduite 26.
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que 85, dont le côté entrée est également en communication avec les deux conduites 25 et 26, est affectée à l'entrée de commande de la soupape à deux voies 84 aux fins de pilotage.
<EMI ID=36.1> coopère avec le siège de soupape 12, il' extrémité du corps obturateur
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révolution tronqué. Les lignes de pérstration des trois derniers corps
133, 134, 135 sont représentées par ces traits tiretés. Le parabololde de révolution 134 est situé, lorsque la soupape d'injection 10 est fermée, dans un alésage de raccordement 141 qui reçoit le raccord 91 et
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qui est alimenté en fluide de pression, la surface cylindrique du tronçon 133 formant un joint étanche avec l'alésage de raccordement 141. Cet alésage de raccordement 141 sert de chambre de commande.
Le dispositif suivant la figure 1 permet de réaliser le fonctionnement suivant :
Lorsque la soupape d'injection 10 est fermée, les deux soupapes
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lisent ensemble l'état de branchement représenté dans la figure 1. Par conséquent, la chambre sous pression 15 est décomprimée vers le réservoir à fluide de pression T, tandis que les deux chambres de pression
16 et 17 sont alimentées par l' entremise de la soupape de retenue 82, en tant que chambres d'application forcée,avec la pression du système. Cette dernière pression est essentiellement égale à la pression dans l'accumulateur de pression chargé 6, lequel agit, par l'entremise du raccord 91 de la conduite sous pression 9, dans le sens du refoulement du corps régulateur de débit 13 présent dans la chambre de commande
141. La pression de la source de pression P est toujours présente eu raccord 91.
La surface en bout postérieure 20 du corps de soupape 11, située dans la chambre d'application forcée 17, et la surface annulaire du piston 18 située dans la chambre d'application forcée 16, constituent une surface de pression globale, attaquée dans le sens de la fermeture, plus grande que celle du corps régulateur de débit 13, attaquée dans le s ens de l'ouverture. Sous l'effet de la force de fermeture résultante, le corps obturateur 11 est pressé contre le siège de soupape 12.
Pour produire l'ouverture de la soupape d'injection - le corps de soupape 11 étant appelé à exécuter à une vitesse uniforme sa course partielle correspondant à un remplissage accéléré du canon d'injection 2 - on inverse la soupape à quatre voies 81. Il s'ensuit que, d'une part, la chambre de pression 15, agissant comme chambre de commande, est soumise à la pression du système, cependant que, d'autre part, les
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par l'entremise du régulateur de débit 83, ajusté pour une résistance
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fluence de la pression agissant au niveau du régulateur de débit 13 et
i s'exerçant sur la surface conique 131 et la surface annulaire du pis-
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s'écoule vers le réservoir de fluide de pression T à une vitesse constante correspondant à la résistance ajustée par la soupape d'étranglement ou modératrice 83, en d onnant lieu à une pression d'accumulation. La vitesse du corps obturateur 11 est dans ce cas également uniforme. Le corps régulateur de débit 13, qui se déplace à une vitesse constante par rapport au siège de soupape 12, libère alors une section de passage pour le fluide de pression allant au cylindre d'injection 4, section qui va en s'élargissant conformément à la courbure, représentée
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course s du piston de coulée, course qui croît dans la même mesure que la s ection de passage croissante entre le siège de soupape 12 et le corps régulateur de débit 13, est représentée dans le diagramme de temps s (t ) de la figure 3. Les diagrammes de temps correspondants
v (t) et b (t) de la figure 3 représentent l'allure de la vitesse v cor-
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dre pour l'ouverture de la soupape d'injection 10, moyennant inversion
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corps de soupape 11 s'est écartée du siège de soupape 12, le passage de-
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la surface cylindrique du tronçon 133 et le conduit de raccordement
141. Le piston de culée 3 reste immobile jusqu'à l'instant Al. En réalité, l'effet d'étanchéité entre le t ronçon 133 et le conduit de raccordement 141 peut ne pas être absolu, étant donné que l'effet d'étan-
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conique 131 et le siège de soupape 12. Toutefois, l'effet du très faible écoulement qui se produit lors du déplacement du tronçon 133 le long du conduit de raccordement 141 est négligeable.
Ensuite, l'extrémité du tronçon cylindrique 133 passe au-delà
du siège de soupape 12. Pour empêcher, lors de la transition vers la surface du parabololde de révolution 134, un élargissement immédiat de la section de passage et donc une augmentation par à-coup de l'accéléra- <EMI ID=52.1>
tronçon cylindrique 133 et le paraboloide de révolution 134 la forme d'un anneau sphérique 135. La tangente à cet anneau est d'abord parallèle à la paroi du conduit de raccordement 141 (la transition entre le tronçon 133 et le parabololde de révolution 134 est donc constitué par une courbe constante), de sorte que le.. flux. effectif ne s'amorce que d'une manière progressive. L'influence de cet anneau sphérique est indiquée par la ligne tiretée k dans le diagramme inférieur de la figure 3. La courbe v (t), qui a été représentée sous la forme d'une droite oblique, devrait en fait s'amorcer par un petit arc à concavité supérieure et sa partie rectiligne devrait être très légèrement décalée vers la droite. Ce décalage dans le temps est toutefois très réduit et, pour cette raison, n'a pas été représenté.
Cette linéarité de l'augmentation de la vitesse du piston d'injection 41 est due au fait que le corps de soupape 11 se déplace à une vitesse constante et que le débit croît d'une façon linéaire en fonction de la course du corps de soupape l'accélération du piston de coulée 3 demeure constant. La course s (t) du piston de coulée présente donc une allure parabolique jusqu'au point B. Le laps de temps
<EMI ID=53.1> <EMI ID=54.1> complet d'admission forcée (la phase de préremplissage ensemble avec la phase de remplissage du moule). Ainsi, pendant le laps de temps tl, le corps de soupape 11 a été accéléré jusqu'à la valeur finale de sa
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n'est pas contrôlé, voire est saccadé, en raison des variations brus-
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donné qu'il n'existe pratiquement aucune communication avec le piston d'injection 41, ce d ernier demeure inaffecté. Le passage n'est libéré,
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vitesse constante, ce qui a lieu d'abord, au début de la période t2,
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135.
Lorsqu'une phase de remplissage du moule à vitesse constante est
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1 du manches ou canon d'injection 2, en inversant la soupape à deux voies
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pression, d'autre part. La soupape d'injection 10 s'ouvre brusquement
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Grâce à la section de passage invariable, établie de cette façon
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fluide de pression pénètre dans le cylindre d'injection 4 à une vitesse accrue mais constante, à travers la conduite de pression 9 et le multiplicateur 5. Par suite; -le mouvement- d'injection s'effectue à une vitesse également constante, dont la valeur dépend de la grandeur de la section de passage entre le siège de soupape 12 et le parabololde de
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tée 24.
La course du piston de coulée croît, pendant le bref temps t3 d'une façon abrupte mais linéaire, jusqu'au point final Cl de la course du piston de coulée.
La vitesse v atteint brusquement sa valeur maximale et demeure constante pendant le temps t3, jusqu' à la fin de course Cl, où elle retombe à zéro.
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d'accélération en forme de pointe, qui se manifeste au peint B".
Si l'on veut que l'injections 'effectue avec la même accélération constante que le remplissage du manchon d'injection 2, on laisse revenir le corps de soupape 11 jusqu'à la butée réglable 24, qui avait été préalablement positionnée conformément aux nécessités.
Dans ce cas, les caractéristiques s (t), v (t) et b (t) présentent une allure régulièrement continue, jusqu'à l'accomplissement de
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Il va de soi que ceci exige un intervalle de temps t4, plus long.
Un tels. ajustement de la butée 24, où le corps de soupape 11 rencontre cette butée à l'instant où la course s du piston d'injection atteint le point B, a pour résultat que la course s du piston de coulée suit désormais une allure linéaire qui se raccorde à la parabole d'une manière tangentielle et se poursuit jusqu'au point final C3 de la course du piston de coulée. Le temps requis à cet effet est t5, pendant lequel la vitesse v demeure constante jusqu'au point final correspondant C3', tandis que l'accélération b est nulle à partir du point B".
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
nées à l'état de départ occupé suivant la figure 1.
La figure 4 représente la disposition du système d'introduction forcée d'une machine horizontale à couler sous pression à chambre froide. Le manchon d'injection 2, assujetti dans le plateau fixe 1, est muni d'un orifice de remplissage 201 pour l'amenée du métal. Le piston de coulée 3, qui coulisse dans le manchon d'injection, se trouve au début de l'introduction forcée dans sa position de départ, devant l'o-
<EMI ID=70.1>
L'extrémité du manchon d'injection 2 opposée à l'orifice de remplissage 201 pénètre dans un bloc 101, assujetti au plateau fixe 1.
Ce bloc constitue, ensemble avec un second bloc 102, une empreinte 103, qui communique avec le manchon d'injection 2 par un orifice de coulée
104.
Le second bloc 102 est solidaire d'un plateau mobile 105. Le plateau fixe 1, ainsi que le bloc 101, monté sur ce plateau, et le manchon d'injection 2 sont représentés en coupe.
Le dispositif suivant l'invention permet, avec un cycle de mouvement, représenté dans la figure 3, du processus d'introduction forcée, un remplissage du manchon d'injection 2 (phase de préremplissage t2) avec accélération uniforme, ainsi qu'un remplissage, qui succède progressivement au préremplissage, de l'empreinte 103 du moule, cela à
une vitesse constante ou croissante, choisie selon le besoin (phase de remplissage du moule t3, t5 ou t4).
On obtient ainsi des pièces moulées d'une meilleure qualité, grâce au fait que, pendant la phase de préremplissage t2, il ne se produit pas sur la surface du métal en fusion une onde avancée réfléchie par la paroi du manchon et se détachant du piston de coulée 3, et que ce métal, qui ne subit qu'une turbulence fortement réduite, s'accu-mule progressivement dans la région de l'orifice de coulée 104, cependant qu'un trajet permettant aux gaz de s'échapper hors du manchon d'injection 2 demeure constamment libre à travers l'orifice de coulée
<EMI ID=71.1>
Ce processus, qui peut être réalisé à l'aide de la présente invention, est représenté dans la figure 6 et est comparé avec le mode de remplissage du manchon d'injection 2 suivant le procédé connu à ce jour, représenté dans la figure 5.
Dans les figures 5 et 6, on a représenté d'une manière schématique le manchon d'injection 2 qui comprend l'orifice de remplissage 201, l'orifice de coulée 104, situé dans la partie supérieure du manchon d'injection 2, ainsi que le piston de coulée 3 mobile dans le manchon d'injection 2 et muni de la tige de piston 31.
Les deux figures 5 et 6 comprennent chacune sept croquis 5.1 à
5.7 et 6.1 à 6.7.. qui représentent, dans l'ordre chronologique du cycle de mouvement, les états caractéristiques du contenu du manchon d'injection 2.
Les croquis des figures 5 et 6 qui portent le même numéro d'or-
<EMI ID=72.1>
ment.
Dans la figura 5, le processus de remplissage se déroule conformément au procédé cornu, avec une vitesse constante du piston de coulée, tandis que, dans la figure 6, il a lieu avec une a ccélération constante suivant l'invention.
Les croquis 5.1 et 6.1 représentent l'état initial existant avant le début du mouvement du piston de coulée, la masse de métal fondu S, introduite de façon dosée, ayant une hauteur uniforme h.
Dans les croquis 5.2 et 6.2, le piston de coulée 3 a avancé d'une distance telle que l'orifice de remplissage 201 se trouve obturé. Sur la surface du métal liquide S on aperçoit, dans le croquis 5.2, le front d'une onde avancée, tandis que, dans le croquis 6.2, le métal liquide S s'élève progressivement et commence à s'étendre sur la face du piston, la hauteur du métal liquide 5 étant égale à h sous l'orifice de coulée 104 dans les deux croquis.
Le croquis 5.3 représente une onde avancée qui se détache,de la
\ <EMI ID=73.1>
S continue à s'étaler progressivement sur la surface du piston, cependant que le point d s'est déplacé vers l'orifice de coulée 104. La hauteur du niveau du métal liquide sous l'orifice de coulée est encore égale à h dans les deux croquis 5.3 , 6.3.
Dans le croquis 5.4, le front a de l'onde avancée a atteint la paroi du manchon au voisinage de l'orifice de coulée 104, tandis que la hauteur du niveau du métal liquide à l'endroit correspondant du croquis 6.4 est demeurée invariablement égale à h.
Le croquis 5.5 montre que le front d'onde a, qui vient frapper cette paroi; se hausse et se réfléchit, cependant que l'orifice 'de cou-
<EMI ID=74.1>
chapper. Par contre, dans le croquis 6.5, le métal liquide S s'étale sur toute la surface du piston, cependant que le niveau de ce métal demeure toujours égal à h sous ltorifice de coulée 104. Le trajet pour
<EMI ID=75.1>
104, continue à demeurer-libre.
,Le piston de coulée 3 poursuivant son déplacement, il en résulte que l'espace fermé c, rempli de gaz, devient de plus en plus petit, ainsi qu'on le voit dans le croquis 5.6, de sorte que le gaz enfermé subit une compression. Dans le croquis 6.6, le gaz est de plus en plus refoulé hors du manchon d'injection 2 par suite de la réduction du volume de l'espace c.
A la f in du remplissage du manchon d'injection 2 avec une vitesse constante du piston de coulée, et comme on le voit dans le croquis 5.7, le gaz demeure inclus dans le métal liquide S, où il constitue de petits espaces c en forme de bulles, ce qui compromet fortement la qualité de la pièce coulée.
Par contre, dans le croquis 6.7, la hauteur h du métal liquide
S au voisinage de la paroi du manchon, au-dessous de l'orifice de coulée 104 demeure constante, de sorte que ce dernier est maintenu dégagé en vue de l'évacuation du gaz. On a ainsi la garantie de pouvoir exécuter des pièces moulées sans inclusions gazeuses.
La soupape d'injection 10' de la deuxième forme de réalisation particulièrement simple de l'invention, représentée dans la figure 7, possède un corps de soupape 11' relativement court dont l'extrémité
<EMI ID=76.1>
saut de diamètre, tandis qu'il présente dans la région du siège de
<EMI ID=77.1>
Le carter de soupape 19' comprend deux chambres de pression 15',
<EMI ID=78.1>
contient, en plus du corps de soupape 11' et de la surface de piston
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
deux raccords 91', 92' d'une conduite sous pression 9'. Ces raccords sont inversés par rapport à la disposition adoptée dans la forme de réalisation suivant la figure 1.
On n'a pas représenté le système d'introduction forcée I, raccordé à la conduite sous pression 9'. Dans l'intérêt de la clarté, on n'a représenté que l'accumulateur de pression 6' et le réservoir à gaz sous pression 7'. L'accumulateur de pression 6' est relié à la chambre de pression 15' de la soupape d'injection 10' par l'entremise du raccord 91'.
<EMI ID=81.1>
de soupape 19', contient un ressort de rappel 30' qui prend appui contre la face postérieure 20' du piston et contre la paroi postérieure du carter et une butée ajustable 24', prévue dans la paroi postérieure du carter et est pourvue de trois raccords 231', 232', 233'.
Pour assurer la commande de la soupape d'injection 10', on adjoint à celle-ci les éléments de circuit suivants :
<EMI ID=82.1>
<EMI ID=83.1>
<EMI ID=84.1>
<EMI ID=85.1>
<EMI ID=86.1>
dis que sa sortie est reliée, par l'entremise d'un régulateur de-débit
<EMI ID=87.1> <EMI ID=88.1>
gnétique, dont les entrées P et T sont raccordées aux conduites cor-
<EMI ID=89.1>
P et la seconde se dirigeant vers le réservoir à fluide de pression T, tandis que sa sortie B comporte une liaison avec les entrées de com-
<EMI ID=90.1>
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
<EMI ID=95.1>
Une seconde soupape à quatre voies à commande électromagnétique
86', dont les entrées P et T sont également en communication avec les
<EMI ID=96.1>
la source de pression P, et dont l'autre se dirigeant vers le réservoir à fluide de pression T, tandis que sa sortie B est reliée à l'entrée
<EMI ID=97.1>
Le fonctionnement du dispositif suivant la figure 7 comporte, par rapport à celui de la première forme d'exécution de l'invention, représentée dans la figure 1, les différences ci-après :
<EMI ID=98.1> <EMI ID=99.1> de distribution représentées dans la figure 7, de sorte que la première soupape de retenue 81 est ouverte, tandis que les deux autres soupapes de retenue 82^,85' sont fermées - la surface postérieure 20<1> du piston est soumise à la pression du système dans le sens de la ferme-
<EMI ID=100.1>
de la force résultante due au rapport des grandeurs entre les surfaces
<EMI ID=101.1>
<EMI ID=102.1>
<EMI ID=103.1>
fermeture -de la première soupape retenue l'ouverture deuxième soupape de retenue 82'. La chambre de pression 16' est mise en communication, à travers la soupape de retenue 82', ouverte à ce moment, et la résistance ajustée à une valeur constante du régulateur
<EMI ID=104.1>
<EMI ID=105.1>
<EMI ID=106.1>
du manchon d'injection 2.
Après que le remplissage du manchon d'injection 2 a été effec-
<EMI ID=107.1>
distribution initial, cependant que la seconde soupape à quatre voies
86' s'inverse.
<EMI ID=108.1>
de l'accumulateur est à nouveau présente au raccord 231' de la chambre de pression 16'.-La deuxième soupape de retenue 82<1>- se ferme, et le
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
tre la soupape d'injection 10' et la commande 4,5. Le corps de soupape
<EMI ID=112.1>
course d'ouverture.
<EMI ID=113.1>
par le fluido de pression, jouent le rôle d'une chambre de commande ou d'application forcée.
<EMI ID=114.1>
branche de la conduite de pression 9' reliant la soupape d'injection
<EMI ID=115.1>
<EMI ID=116.1>
est ouverte, les surfaces de part et d'autre de celle-ci sont identi-
<EMI ID=117.1>
<EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1> l'état de distribution initial avant le début d'un nouveau cycle.
<EMI ID=120.1> Dans le carter de soupape 19", subdivisé en chambres de pression 14", 15", 16", 17", est disposé un corps de soupape étage 11". Une chambre de pression antérieure 14" comprend non seulement le siège de soupape 12", mais aussi un premier tronçon 111" du corps de soupape
<EMI ID=121.1>
un corps régulateur de débit'13"'suivant la figure 2, qui pénètre dans le siège de soupape 12".
La branche venant de l'accumulateur de pression 6" d'une conduite de pression 9" débouche dans la chambre de pression antérieure
14" par un raccord 91", tandis que la branche allant vers le système de commande 4,5 de cette même conduite part d'un raccord 92". A cette dernière branche de la conduite de pression 9" est raccordé un multiplicateur 5" qui n'est pas intégré au cylindre d'injection 4 et qui est pourvu de deux raccords de commande 28", 29".
Un deuxième tronçon 112" du corps de soupape 11", tronçon qui se raccorde au premier tronçon 111" de ce oorps de soupape, possède un diamètre supérieur à celui du premier tronçon 111" et traverse le carter de soupape 19" depuis la chambre de pression antérieure 14" jusqu'à une chambre de pression postérieure 17". Dans la partie médiane du
<EMI ID=122.1>
<EMI ID=123.1>
un alésage de diamètre approprié du carter de soupape 19" en deux chambres de pression médianes 15" et 16", munies respectivement de raccords
21" et 22".
D'autre part, à l'intérieur du second tronçon du corps' de soupape 112" est prévue une cavité cylindrique 113" orientée dans le sens axial et contenant un r essort de rappel 30" prenant appui sur sa paroi
<EMI ID=124.1>
réglable 24". L'autre extrémité du ressort de rappel 30" prend appui sur la paroi postérieure de la partie d'extrémité rétrécie de la chambre de pression 17", que traverse également la tige 24", agissant comme butée réglable. Cette dernière tige est positionnée dans le sens axial, de préférence au moyen d'un moteur 100" à réducteur.
Dans la chambre de pression postérieure 17" débouchent deux raccords 231" et 232".
<EMI ID=125.1>
<EMI ID=126.1>
<EMI ID=127.1>
lui décrit à propos de la figure 7.
Un élément de circuit supplémentaire de ce système de soupapes
<EMI ID=128.1>
<EMI ID=129.1>
<EMI ID=130.1>
communication avec une conduite 25" venant de la source de pression P, tandis que sa sortie communique avec l'entrée de commande de la troi-
<EMI ID=131.1>
<EMI ID=132.1>
<EMI ID=133.1>
soupape de compensation 07" et communique avec la conduite 25" par un
<EMI ID=134.1>
<EMI ID=135.1>
Dans le cas où le système serait appelé à contrôler un débit
<EMI ID=136.1>
être omise.
<EMI ID=137.1>
<EMI ID=138.1>
<EMI ID=139.1>
<EMI ID=140.1>
<EMI ID=141.1>
dans le circuit.
<EMI ID=142.1>
situées de part et d'autre de celui-ci remplissent une fonction différente de celle des éléments correspondants 18, 15, 16 de la figure 1. Grâce à la disposition adoptée, la soupape d'injection 10" est à même de remplir, en plus-..de ses deux fonctions principales initiales, à savoir le remplissage accéléré du manchon d'injection et l'injection rapide, encore une - troisième - fonction supplémentaire. La soupape d'injection peut assumer le rôle d'une soupape de retenue à action rapide pour le multiplicateur 5", qui est distinct, sur le plan de la cons- <EMI ID=143.1>
<EMI ID=144.1>
<EMI ID=145.1>
le raccord de commande de cette dernière soupape par l'entremise d'un
<EMI ID=146.1>
<EMI ID=147.1>
directement avec la conduite 25" venant de la source de pression P et, par l'entremise d'un second modérateur de gouverne 891", avec l'entrée P de/troisième soupape à quatre voies 90" à commande hydraulique.
La sortie B de la soupape à quatre voies 90" comprend une liaison avec l'entrée de commande de la première soupape de compensation
<EMI ID=148.1>
voies 90" est raccordée à la branche de la conduite de pression 9" qui part du raccord 92" et se dirige vers la chambre de pression côté multiplicateur du cylindre d'injection, non représenté, tandis que l'autre entrée de commande 902" de la soupape à quatre voies 90" est raccordée à la branche de la conduite de pression 9" allant de l'accumulateur de pression 6" au raccord 91".
<EMI ID=149.1>
sous la forme de soupapes à cartouches (cartridge). Elles sont raccordées dans le circuit de telle manière qu'une pression appliquée coté entrée attaque à la fois la petite surface en forme de collet formée sur le corps de soupape cylindrique et la section pleine, tournée vers le raccord de commande, du corps de soupape, maintenant ainsi la soupape fermée.
<EMI ID=150.1>
mettre sous pression la plus grande surface du corps de Soupape, distante du raccord de commande et, simultanément, réduire la pression dans le. raccord de commande.
<EMI ID=151.1>
<EMI ID=152.1>
en fluide sous pression, jouent dans ce cas le rôle de chambres de commande, tandis que-la chambré de pression 17" joue celui d'une cham-
<EMI ID=153.1>
être télécommandés, on a la possibilité d'intégrer le processus de l'introduction forcée dans le déroulement du programme de machines à couler sous pression à commande centralisée.
<EMI ID=154.1>
situées de part et d'autre de celui-ci, qui né sont pas nécessaires au déroulement programmé du processus d'injection, sont mises hors pression pendant la course d'ouverture du corps de soupape 11" au moyen des raccords correspondants 21", 22", qui communiquent avec le réservoir à fluide de pression T.
<EMI ID=155.1>
lique, présenté, pendant la course d'ouverture du corps de soupape 11",
<EMI ID=156.1>
<EMI ID=157.1>
donné que son entrée de commande est soumise à la pression du système.
Le fluide de pression qui, pendant la course d'ouverture du
<EMI ID=158.1>
<EMI ID=159.1>
<EMI ID=160.1>
26", vers le réservoir à fluide de pression T. Etant donné la baisse de
<EMI ID=161.1>
<EMI ID=162.1>
passage aboutissant à la chambre de pression 15" située derrière le
<EMI ID=163.1>
Le ressort de rappel relativement faible 30" ne pourrait effec-
<EMI ID=164.1> de l'équilibrage des pressions aux deux extrémités du corps de soupape après l'exécution de l'injection. Afin que la soupape d'injection
10[deg.] soit amenée rapidement à la position de fermeture, en accomplissement de sa troisième fonction principale, où elle agit comme multiplicateur de pression et soupape de retenue, la troisième soupape à quatre voies 90" est inversée par la pression qui, après l'exécution d'une injection, augmente dans le cylindre d'injection 4 par rapport
à la pression de l'accumulateur.
Par conséquent, et grâce à la liaison croisée P-B dans la soupape à quatre voies 90", on obtient que, d'une part, l'entrée de com-
<EMI ID=165.1>
pression du système, de sorte que cette soupape est maintenue fermée et que, d'autre part, il se manifeste au niveau du raccord 22" de la chambre de pression 16" une pression légèrement diminuée par les deux
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sion afflue dans cette chambre. Sous l'effet de l' él évat ion de la pression dans le raccord 22" et de la chute de pression à travers le
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89" s'ouvre, et la chambre de pression 16", ainsi que la surface du
<EMI ID=168.1>
du système, en vue d' une fermeture rapide de la soupape d'injection
10". La chambre de pression 16" joue alors le rôle d'une chambre d'application forcée pour le multiplicateur-soupape de retenue.
Bien entenctu, diverses modifications peuvent être apportées aux dispositifs et/ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples illustratifs sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour couler sous pression à l'aide d'une ma chine horizontale à couler sous pression à chambre froide, où la quantité de métal liquide dosée de façon à remplir l'empreinte du moule est coulée moyennant réduction de l'espace qui accueille la quantité dosée de métal liquide, espace compris entre, d'une part, un orifice de coulée situé dans la partie supérieure de cet espace et débouchant dans l'empreinte du moule et, d'autre part, la région de l'orifice de remplissage, cette diminution étant obtenue de préférence moyennant un premier déplacement du piston de coulée dans l'espace pendant une phase de préremplissage et un second déplacement, qui suit le premier et qui a lieu pendant une phase de remplissage du moule, caractérisé en ce que,
pendant la phase de préremplissage en vue de l'injection l'espace se réduit d'une façon accélérée à la suite d'un déplacement accéléré du piston de coulée à partir d'une position de repos, où l'orifice de remplissage est dégagé, cependant que la quantité dosée de métal liquide s'accumule à proximité de l'orifice de coulée, lequel est maintenu constamment dégagé de métal liquide, de préférence grâce à l'étalement de la masse de métal liquide sur la surface du piston de coulée; et en ce que, après avoir atteint l'orifice de coulée, la masse de métal liquide est refoulée dans l'empreinte du moule à travers l'orifice de coulée par le fait que la phase de préremplissage est suivie immédiatement de la phase de remplissage du moule, ce qui a pour effet une nouvelle réduction de l' espace.