CA1246830A - Dispositif de fabrication de moules ou de noyaux de moulage congeles - Google Patents

Abstract

Ce dispositif est constitué d'une boîte de gazage fixe, d'un châssis et d'une tête de réception et d'évacuation de gaz. Le châssis est pourvu d'un bloc massif en aluminium formant plaque-modèle et traversé par une multitude d'orifices. Ce bloc possède une inertie thermique suffisante pour former une croûte congelée dès le remplissage du châssis par du sable ou analogue pré-humidifié. Ceci permet d'obtenir à grande cadence des moules ou des noyaux congelés ayant un très bon état de surface, une bonne stabilité de forme et des propriétés mécaniques élevées et homogènes.

Description

~'Z~6~3q3 La présente invention est relative ~ un dispositif de fabrication de moules ou de noyaux de moulage en particules humidifiees et congelees, du type compren~nt une cavité de réception des particules pourvue d'au moins une paroi de formage, et des m~yens d'Lnsuf~lation d'un fluide réfrigérant dans ladite cavité ~ travers cette paroi.
La demanderesse a proposé le principe de base d'un dispositif de ce type dans la demande de brev~et fran~ais n~ 81.1~.038. Dans ce dispositif connu, la paroi de formage est une paroi m mce p~reuse, ce qui ne donne pas entièren~t satisfaction du point de vue des cadences de production, de l'état de surface des moules ou des noyaux réalis~s et des propriétés mecaniques de ces objets.
L'invention a pour but de fourmr un dispositif capable de realiser en un temps tres court des ules ou des noyaux ayant un excellent etat de surface, une bonne stabilite de foxme et des propriet~s mecaniqte3 elevees et homcgenes, afin de pouv~ir 8tre utilisé dans des installations autcmstiq~tes produisant des pièces m~tlees en grande serie.
A cet effet, l'inv~ttion a pour objet un dispositif du type précité, caract~ris~ en ce que la paroi de formage est constituée par une sur~ace d'un bloc massif réalisé en une matiere thermiquement conduc-trice.
Dans un mDde de r~alisation pr~féré, le bloc est percé d'unemultitude d'orifices qui s'~tendent entre ladite paroi et une surface opposée du bloc qui delimite, en service, une chambre d'amenee du fluide réfrigérant. Ceci permet d'adapter le gazage en chaque point ~ la configuration du moule ou du noyau en faisant en sorte que la densité
d'orifices en un emplacement quelconque de ladite paroi soit à peu près proportionnelle à l'~paisseur de particules ~ congeler au droit de cet emplacement.
Un exemple de realisation de l'invention va maintenant 8tre decrit en regard du dessin annexé, dont la figure unique represente en coupe longitudi~ale un dispositif de fabrication de demi-moules ~n sable conforme à l'invention.
- Le dispositif représente au dessLn est destLne ~ la fàbrication de deml-m3ules en sable congeles. Il est constitué essentiellement de ~rois parties rigides : une bo~te de gazage 1, un ch~ssis 2 et une tête 2A
de recuperation des gaz.

., ... .. . . . .. .: . . .. .... .. ... . . . .
.

~2~ 3l~3 La boite de gazage 1 est flxe, de forme parallélépip~dique, ouverte vers le haut. Cette bo~te est pourvue dans une paroi lat~ral~
d'une conduite 3 thermiquement isolée équipee d'une vanne 4 pour l'amenee d'un fluide réfrigerant~ et, dans la paroi laterale opposée, d'une conduite d'évent 5 equipee d'une vanne 6. Le fluide réfrigérant est un fluide cryogénique tel que de l'azote gazeux se trouvant aux environs de la temperature de congélation désirée (par exemple de l'ordre de -100C), ou de l'air camprimé ou un autre gaz approprie refroidi ~ une temp~rature du même ordre par échange de chaleur, par exe~le avec de l'azote liquide.
Le châssis 2, ouvert à, ses deux extr~mités supérieure e.t inférieure, a la m~me section horizontale rectangulaire que la boite de gazage 1. Comm,e cette dernière, il est thermiquement isolé. Dans sa partie in,f~rieure est fixé un bloc massif 7 en alum mium formant plaque-m~dèle et percé d'une multitude d'orifices verticaux 8. La face inférieure du bloc 7 est plane et hori~ontale et affleure la tranche d'extrémité inférieure du châssis 2, tandis que sa face superieure 9 constitue la paroi de formage des demi-moules à realiser. Ainsi, le bloc 7 a une épaisseur variable en fonction de la forme que l'on desire dQnner à ces demi-mDules.
Chaque orifice 8 traverse le bloc 7 de la face mférieure ~ la face supérieure de celui-ci. A son débouch superieur, il est pourvu d'un fitre 10 de retenue du sableO En chaque emplacement de la paroi 9, la densité d'orifices 8 par unite de surface de cette paroi est sensiblement proportionnelle à l'épaisseur de sable qui sur~onte cet emplacemQnt pendant l'op~ration de congélation, qui sera décrite plus loin. Cette pLop~rtionnalité peut toutefois etre corrigée localement pour tenir compte d'autres facteurs tels que la proximit~ du ch~s9is 2, le but vise étant d'obtenir au plus tard en fin de congelation une sur~ace isotherme sensiblement horizontale au sommet de la motte de sable congelée malgré
la forme non plane de la paroi 9.
La tête 2A de réception des gaz est un caisson parallelépipé-dique thermiquement isolé dont la section horizontale est la me^me que celle du c~ssis 2. Sa face inférieure est percée d'une série d'ouver-tures 11 équi~ées chacune d'un filtre 12 de retenue du sable, et sesparois laterales comportent des ouvertures 13 d'évacuation de gaz.
Le dispositif ainsi decrit fonctionne de la fa~on suivante.

~Z~33~

La vanne 4 ~tant fermee et la vanne 6 ouvert~, le chassis 2 portant le ~loc 7 est mis en place sur la boite de gazage 1, en délimitant avec celle-ci une chambre 14 d'amen~e du flulde réfrigerant.
Pour des raisons qui appara~tront plus loin, le bloc 7 est froid, c'est-~-dire qu'il se trouve à une temperature tr~s Lnférieure à 0C. La t~te 3 est maintenue à une certaine distance du châssis 2, On "tire" alors la masse de s~ble à congeler, préalablement humidifiee, dans le chassis 2 en appli.quant sur celui-ci une t~te de tir ~non representee) de ~a~on classi~ue. La conduite d'event 5 penmet au gaz de soufflage et à l'air contenu dans le chassis 2 de s'echapper pendant cette operation de tir.
Lorsque la cavité delimit~e par le châssis 2 et la paroi 9 est empli, on retire la tête de tir, on ferme la vanne 6 et on met en place la t~te 2A sur le châssis, comme repr~senté au dessin. L'ensemble est pressé verticalement par des vérins non représentes, et l'etancheité
entre les trois parties 1, 2 et 3 du dispositif est assurée par deux joints periphériques 15.
Ensuite, on ouvre la vanne 4, de sorte que le fluide refrigerant emplit la chambre 14, traverse les orifices 8 du bloc 7, traverse la masse de sable 16 en lui c~dant ses frigories et s'evacue par les ouvertures 11 et 13 de la tête 2~ La congelation du sable s'effectue et, lorsque sa temperature desir~e ~par exemple -100~C) est atteinte, on ferme la vanne 4 et on proc~de au demoulage de la motte de sable congelee. Pour cela, la tête 2~ est soulevee, le ch~ssis est sorti horizontalement du dispositif, et la motte congelée est poussee vers le haut hors de ce ch~ssis par des tiges d'ejection (non represent~es) qui traversent des passages correspondants prëvus dans la plaque-m~dèle que constitue le bloc 7.
Comme la paroi de formage 9 est pre~ue sur un bloc massif 7 constitue d'un m~tal bon conducteur de la chaleur, ce bloc possède une importante inertie thermique, de sor~e qu'il reste ~roid entre la fin d'une operation de congelati~n et le debut du tir de sable suivant.
Ainsi, la paroi 9 est à m~me de fournir au sable une quantit~ de frigories suffisantes pour que celui-ci ccmmence immediatement ~ se congeler dès qu'il arrive ~ son contact. De cette manière, au cours du tir, il se forme presque instantanement une croûte de sable congel~e qui permet à la masse de sable de supporter facilement l'effort m~c~mique d~

, "' ~ .

~24~i33~

à la pression de gaæ. A l'experience, cette cro~te congelée s'est révelee très favor~ble à l'obtention d'un bon etat de surface et d'une b~nne stabilite de forme des objets réalis~s.
De plus, on a constate qu'il était possible de choisir la disposition, la densite et la section de passage des orifices 8 du bloc 7, en fonction de la g~om~trie de la face 9, de l'epaisseur de la motte à
congeler et de la durée du refroidiss~nent désiree, de façon à obtenir un refroidissement rapide et homogène du sable conduisant à son tour ~ de bonnes propriétes meca~iques des cbjets realises.
Pour eviter tout marquage du sable à l'emplac~ment des orifices 8, ainsi que tout deplacement d'ensE~ble de la cro~te initialement congelée, il s'est r~v~lé avantageux de faire cro~tre progressivem~nt la pression d'insufflation du gaz refrigérant au d~but de la phase de cong~-lation, ce grace à des moyens de ccmmande apprQprieS non represent~s.
Il est egalement 3 not~r que la bo~te de gazage fixe 1 peut 8tre alimentée en gaæ froid par une canalisation 3 rigide située à
1'arriere de la machine, tandis qu'aucune pi~ce mobile du dispositif ne ne oe ssite de liaison avec une conduite ther.miquement isolee. Ceci est tres favorable tant du point de vue de la construction du dispositif que de celui de son implantation dans une installa~ion de moulage, notamment de fonderie.
~ titre d'exemple num~riqye, on a utilise un bloc massif 7 en aluminium ayant une épaisseur variant entre 1,5 et 3,5 cm et comportant 100 à 110 orifi oe s 8 par me~re carre, avec une section de passage to~al des orifices de 8 à 10 cm2/m~, et 0,75 à 1 Nm3 d'air froid par kilogramme de sable à refroidir. On a pu ainsi congeler en moins de 30 secondes des mottes de sable de 5 cm d'~paisseur et obtenir les avantages indiqués plus haut (proprietes m~caniques, stabilité de forme, etat de surface).
On comprend que le dispositif sui~ant l'invention peut être facilement adapté à la r~alisati~n simultanée de deux demi-m~ules ou ~ la - fabrication de noyaux de moulage, et que le sable peut être remplace par tout autre type de mati~re en particules convenant à de telles applications.

Claims (6)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privi-lège est revendiqué,sont définies comme il suit:

1. Dispositif de fabrication de moules ou de noyaux de moulage en particules humidifiées et congelées, du type comprenant une cavité de réception des particules pourvue d'au moins une paroi de for-mage, des moyens d'insufflation d'un fluide réfrigérant dans ladite cavité à travers cette paroi, et des moyens d'évacuation de gaz situés à l'opposé de cette paroi, caractérisé en ce que la paroi de formage est constituée par une surface d'un bloc massif réalisé en une matière thermiquement conductrice et percé d'une multitude d'orifices qui s'étendent entre ladite paroi et une surface opposée du bloc qui délimite, en service, une chambre d'amenée du fluide réfrigérant, et en ce que la densité d'orifices par unité de surface en un empla-cement quelconque de ladite paroi est à peu près propor-tionnelle à l'épaisseur de particules à congeler au droit de cet emplacement.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque orifice est équipé d'un filtre a son débouché sur ladite paroi.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc est en aluminium.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc est entouré d'un châssis thermiquement isolé qui délimite la périphérie de ladite cavité, ce châssis pouvant s'appliquer à joint étanche d'une part sur l'ouverture d'une boîte de gazage thermiquement isolée pourvue d'une entrée de fluide réfrigérant et d'un évent, et d'autre part sur une tête de réception des gaz adaptée pour fermer ladite cavité.

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc est entouré d'un châssis thermiquement isolé qui délimite la périphérie de ladite cavité, ce châssis pouvant s'appliquer à joint étanche d'une part sur l'ouverture d'une boîte de gazage thermiquement isolée pourvue d'une entrée de fluide réfrigérant et d'un évent, et d'autre part sur une tête de réception des gaz adaptée pour fermer ladite cavité et en ce que la paroi de la tête de réception des gaz adjacente au châssis comporte une série d'ouvertures équipées chacune d'un filtre.

6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire croître progressivement la pression d'insufflation du fluide réfrigérant.