;~)44879 La présente invention est relative à la cou-lée de métal sous basse pression en moule en sable borgne multi-étages. Elle concerne en premier lieu un procédé pour alimenter les empreintes d'un moule en sable borgne à plusieurs étages, en coulée de métal sous basse pression, l'alimentation s'effectuant via un puits de coulée et, à chaque étage, au moins un canal intermédiaire partant de ce puits et des atta-ques reliant ce canal à la ou à chaque empreinte.
La technique de coulée sous basse pression (voir par exemple les FR-A-2 295 808, 2 367 566 et ; ~) 44879 The present invention relates to the cou-low pressure metal strip in sand mold multi-storey blind. It primarily concerns a process for supplying mold cavities with multi-storey blind sand, metal pouring under low pressure, the supply takes place via a well and, on each floor, at least one intermediate channel from this well and atta-ques connecting this channel to the or each footprint.
Low pressure casting technique (see for example FR-A-2 295 808, 2 367 566 and
2 556 996 au nom de la Demanderesse) est particulière-ment avantageuse, par rapport à la coulée gravitaire, pour réaliser des pièces métalliques à paroi mince et/ou de forme complexe et/ou de grandes dimensions.
En effet, la pression exercée par le métal, qui résul-te de l'injection d'un gaz dans une poche étanche con-tenant le métal liquide, peut être commandée à volonté
de façon à pousser le métal dans tous les recoins des empreintes.
Dans la technique classique, à chaque étage du moule, un canal intermédiaire unique de grande sec-tion, ou deux canaux intermédiaires de grande section diamétralement opposés, relient le puits de coulée à
l'ensemble des attaques de l'étage.
Cette manière de faire présente les inconvé-nients suivants, liés à la grande section du ou des canaux.
(1) Il se crée de fortes turbulences dans le flot de métal, ce qui favorise l'érosion du sable et l'occlusion de bulles d'air, au détriment de la santé
des pièces obtenues.
(2) Il n'est pas possible de faire monter rapidement le métal jusqu'au sommet du puits de cou-20~879 lée, et le remplissage s'effectue en fait étage parétage, ce qui ne permet pas de bénéficier de tous les avantages de la coulée basse pression. 2,556,996 in the name of the Claimant) is particular-advantageous compared to gravity casting, to make thin-walled metal parts and / or of complex shape and / or of large dimensions.
Indeed, the pressure exerted by the metal, which results te of injecting a gas into a sealed pocket holding the liquid metal, can be ordered at will so as to push the metal into every corner of the fingerprints.
In the classical technique, on each floor of the mold, a single intermediate channel of great sec-tion, or two intermediate channels of large section diametrically opposed, connect the tapping well to the set of attacks from the floor.
This way of doing things has the disadvantages following, related to the large section of the canals.
(1) Strong turbulence is created in the metal flow, which promotes sand erosion and occlusion of air bubbles, to the detriment of health parts obtained.
(2) It is not possible to raise metal quickly to the top of the sinking well 20 ~ 879 lée, and the filling is done in fact level trimming, which does not allow to benefit from all the advantages of low pressure casting.
(3) Lorsque la pression est relâchée, après solidification des attaques qui forment obturateurs (voir le FR-A-2 295 808 précité), le métal contenu dans le canal intermédiaire, représentant un volume relativement grand qui s'est notablement refroidi, retourne dans la poche de coulée. A la coulée suivan-te, c'est du métal moins chaud qui monte en premier dans le puits de coulée, ce qui nuit à la qualité de certaines pièces moulées. Pour la même raison, un déplacement de métal excessif est nécessaire à chaque coulée.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé suivant l'in-vention est caractérisé en ce qu'on étrangle le débit de métal liquide, à chaque étage, à l'entrée des ca-naux intermédiaires.
Suivant d'autres caractéristiques :
- on détend le métal liquide après son en-trée dans les canaux intermédiaires, notamment lors de son entrée dans les attaques ;
- on envoie dans le tube d'amenée un débit de métal liquide adapté pour provoquer une montée de ce métal au-dessus de tous les canaux intermédiaires ;
- on maintient la pression d'alimentation du moule jusqu'à solidification de tous les canaux inter-médiaires, puis on relâche cette pression.
I,'invention a également pour objet un moule en sable borgne destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Ce moule, du type comprenant un puits de cou-lée et au moins deux étages à chacun desquels est prévue au moins une empreinte alimentée via des atta-ques reliées au puits de coulée par au moins un canal intermédiaire, est caractérisé en ce que la somme des aires des sections d'entrée des canaux intermédiaires de chaque étage est nettement inférieure à l'aire de la section du puits de coulée.
Suivant d'autres caractéristiques :
- la somme des aires des sections des atta-ques alimentées par un même canal est au moins égale à
l'aire de la section d'entrée de ce canal ;
- chaque empreinte est alimentée par au moins deux canaux intermédiaires s'étendant de part et d'autre du puits de coulée ;
- la somme des aires des sections d'entrée des canaux intermédiaires de chaque étage est infé-rieure à 10 % de l'aire de la section du puits decoulee.
L'invention a encore pour objet une instal-lation de coulée de métal sous basse pression en moule en sable borgne à plusieurs étages, du type comprenant une poche de coulée d'où part un tube d'amenée ouvert vers le haut, une source de gaz sous pression reliée à
la poc~le, au moins un moule en sable borgne comprenant un puits de coulée ouvert vers le bas et au moins deux étages à chacun desquels est prévue au moins une em-preinte alimentée via des attaques reliées au puits decoulée par au moins un canal intermédiaire, et des moyens pour appliquer la base du puits de coulée sur l'ouverture du tube d'amenée, caractérisée en ce que le moule est conforme à la définition ci-dessus.
- Un exemple non limitatif de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la Fig. 1 représente schématiquement, en coupe verticale, une installation de coulée conforme à
Z,044879 l'invention ;
- la Fig. 2 représente un moule utilisé dans cette installation, en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 3 ; et - la Fig. 3 est une vue prise en coupe sui-vant la ligne III-III de la Fig. 2.
L'installation présentée à la Fig. 1 compor-te une enceinte 1 formant une poche ou réserve de mé-tal liquide 2, un bâti 3 de support de moule et un moule en sable 4. Elle est appliquée à la coulée sous basse pression de fonte (fonte grise ou fonte à gra-phite sphéroidal), d'acier ou d'un superalliage dans le moule 4. A part la configuration interne de ce moule, l'installation est identique à celle décrite dans le FR-A-2 295 808 précité.
La poche 1, fixe, comporte un couvercle su-périeur 5 fixé de façon étanche à ses parois latérales et verrouillé par des moyens appropriés ~non représen-tés). Une buse de coulée 6 traverse un orifice 7 ména-gé dans le couvercle 5. Cette buse 6 comporte une par-tie inférieure tubulaire 8 dont le diamètre extérieur correspond au diamètre de l'orifice 7 et une partie supérieure 9, de forme générale tronconique, qui s'ap-puie de façon étanche sur la périphérie de l'orifice 7 par sa grande base plane 10. Une garniture d'étan-chéité 11 constituée par un cordon d'amiante est logée dans une gorge ménagée dans la base 10 de la buse. La buse 6 est traversée par un conduit ou tube d'amenée 12 en matériau réfractaire plongeant dans la fonte jusqu'au voisinage du fond de la poche 1 ; la partie supérieure du conduit 12 débouche au centre de la buse 6, au niveau de la face supérieure plane de celle-ci.
La poche 1 est reliée à une source 13 de gaz sous pression par un conduit 14, la mise en communica-tion de la poche 1 avec la source de pression 13 ouavec l'atmosphère s'effectuant par un dispositif ap-proprié 15 extérieur à la poche. Un manomètre 16 per-met de surveiller la pression régnant à l'intérieur de la poche lors de la coulée.
Le bâti 3 comprend des poteaux 17 munis à
leur base de roues 18 portées par deux rails 19.
Les poteaux 17 sont réunis à leur extrémité
supérieure par un plafond 20 portant un vérin 21 diri-gé vers le bas et dont la tige de piston 22 porte,articulée à son extrémité inférieure, une plaque d'ap-pui 23.
Les poteaux 17 portent également chacun une collerette 24 sur laquelle s'appuie un ressort héli-coidal 25. Une plaque de support 26 horizontale peutcoulisser verticalement le long d'une partie des po-teaux 17 située au-dessus des collerettes 24.; cette plaque 26 est en appui constant sur l'extrémité supé-rieure des ressorts 25 et est sollicitée par ceux-ci vers le haut. Lorsqu'aucune pression vers le bas n'est appliquée à la plaque 26, celle-ci se trouve à un ni-veau supérieur à celui de la face supérieure de la buse 6. Une ouverture circulaire 27, de diamètre suf-fisant pour laisser passer la buse 6, est ménagée dans la plaque 26.
Le moule 4 est un moule borgne massif multi-étage, par exemple à trois étages, comme représenté
sur la Fig. 2. Il comprend un puits de coulée 28 ver-tical, de section circulaire à peu près égale à celle du tube d'amenée 12. Ce puits est ouvert à sa base, qui présente un logement 29 ayant une forme évasée tronconique conjuguée de celle de la buse 6. Il s'étend jusqu'à une certaine distance de la face d'extrémité supérieure du moule.
2~44879 Les trois étages sont identiques, et la structure de chaque étage apparait sur la Fig. 3. Du puits de coulée 28 partent horizontalement deux canaux 30A et 30B qui s'étendent dans le prolongement l'un de l'autre, de part et d'autre du puits 28. L'étage com-prend encore deux empreintes 31 de forme allongée, identiques. Chaque empreinte, qui s'étend de part et d'autre du puits 28, est alimentée par trois attaques.
Dans l'exemple représenté, il y a pour chaque empreinte une attaque 32A d'un côté du puits et deux attaques 32a de l'autre côté. Les trois attaques 32A
relient les empreintes au canal 30A, et les trois at-taques 32B les relient au canal 30B. Ainsi, chaque canal 30A ou 30B relie le puits de coulée à toutes les attaques situées du même côté du puits 28 et participe donc à l'alimentation des deux empreintes de l'étage.
Les canaux 30A et 30B ont une section rela-tivement petite. Plus précisément, la somme des aires des sections des canaux intermédiaires 30A, 30B d'un 20 étage est nettement inférieure à l'aire de la section du puits de coulée 28, par exemple inférieure à 10 %
de cette aire. si les canaux sont à section variable, c'est leur section d'entrée qui remplit cette condi-tion.
En outre, la somme des aires des sections des attaques alimentées par un même canal est au moins égale à l'aire de la section, ou de la section d'en-trée, de ce canal.
Le fonctionnement de l'installation est le 30 suivant : le bâti 3 étant éloigné de la poche 1, un joint d'étanchéité réfractaire approprié 33 est appli-qué au fond du logement 29 du moule 4. Le moule 4, contenant dans chaque empreinte un noyau non représen-té, est placé sur la plaque 26 et centré sur l'ouver-- 2~44879 ture 27 de celle-ci, puis le bâti 3 est amené sur les rails 19 au-dessus de la poche 1 de fonte liquide de façon que la buse 6 se trouve en regard du logement 29 du moule. Le vérin 21 est alors mis en extension de façon à abaisser, par l'intermédiaire de la plaque 23, le moule 4 et son support 26 à l'encontre de la force des ressorts 25. Cette opération serre le joint 33 entre le fond du logement 29 et la buse 6 et assure la liaison étanche du puits de coulée au tube d'amenée.
La poche 1 est ensuite reliée à la source de pression 13 par manoeuvre du dispositif 15. La pres-sion agissant sur la surface libre de la fonte fait monter celle-ci dans le tube 12. La fonte remplit le puits 28 du moule, les canaux 30A et 30B et les em-preintes 31. La pression est maintenue pendant un temps déterminé en fonction des dimensions et des formes des pièces à obtenir. Le puits 28 joue pendant ce temps le rôle de réserve ou de masselotte en appor-tant aux empreintes la fonte liquide supplémentaire destinée à compenser les retraits. Puis les attaques et les canaux intermédiaires se solidifient, la pres-sion de gaz est ramenée à la pression atmosphérique dans la poche 1, par manoeuvre du dispositif 15, et la fonte liquide se trouvant dans le puits 28 et dans le tube 12 redescend dans la poche 1 en évacuant ces deux conduits.
L'action du vérin 21 est alors supprimée, l'ensemble moule-support 26 est écarté de la buse 6 sous l'action des ressorts 25, et l'ensemble du bâti 3 est éloigné horizontalement de la poche sur les rails 19.
Grâce au dimensionnement des canaux 30A, 30B
indiqué plus haut et en assurant par le conduit 14 un débit de gaz approprié, le métal liquide monte rapide-ment dans le puits 28, la pression métallostatique s'établit dans les canaux à chaque étage, et les deux empreintes de chaque étage sont alimentées par le couple de canaux 30A et 30B correspondant. Ceci permet d'obtenir un remplissage simultané de toutes les em-preintes, quelle que soit leur forme. De plus, l'é-troitesse des canaux intermédiaires limite le débit de métal qui s'y écoule, ce qui conduit d'une part à un remplissage mieux contrôlé, plus calme et reproducti-ble pour chacune des empreintes des différents étages,et d'autre part à un déplacement minimal de métal à
chaque coulée. Ceci est encore favorisé par la détente du métal liquide à son entrée dans les attaques, résultant du dimensionnement précité de celles-ci. Il en résulte finalement une amélioration de la santé
des pièces coulées.
L'effet de détente du métal peut, en varian-te, être favorisé par une section croissante, d'amont vers l'aval, des canaux intermédiaires.
Il faut encore noter que l'utilisation des canaux intermédiaires comme obturateurs évite tout re-tour de métal notablement refroidi dans la poche, sans réduire le rendement en métal. Ceci est très avanta-geux pour la reproductibilité des conditions de coulée. De plus, le métal légèrement refroidi contenu dans le puits de coulée est, à la coulée suivante, réparti entre toutes les empreintes du moule. (3) When the pressure is released, after solidification of the attacks which form shutters (see FR-A-2 295 808 cited above), the metal contained in the intermediate channel, representing a volume relatively large which has cooled considerably, returns to the ladle. At the next casting te, it's less hot metal that goes up first in the well, which affects the quality of some molded parts. For the same reason, a excessive metal displacement is required at each casting.
The object of the invention is to remedy these disadvantages. To this end, the process according to the vention is characterized in that the flow is constricted of liquid metal, on each floor, at the entrance of the intermediate rates.
According to other characteristics:
- the liquid metal is relaxed after it has been entry into the intermediate canals, especially during his entry into the attacks;
- a flow is sent to the supply tube liquid metal suitable for causing a rise in this metal above all intermediate channels;
- the supply pressure of the mold until solidification of all inter-then release that pressure.
I, the invention also relates to a mold in blind sand intended for the implementation of such process. This mold, of the type comprising a sinking well and at least two floors on each of which is provided at least one footprint fed via atta-connected to the well by at least one channel intermediate, is characterized in that the sum of areas of the inlet sections of the intermediate canals of each floor is significantly less than the area of the section of the well.
According to other characteristics:
- the sum of the areas of the atta-ques supplied by the same channel is at least equal to the area of the entrance section of this canal;
- each footprint is fed by at minus two intermediate channels extending on either side and on the other side of the well;
- the sum of the areas of the entry sections intermediate channels of each stage is inferior less than 10% of the area of the dug well section.
The invention also relates to an installation.
low pressure metal casting in mold of multi-storey blind sand, of the type comprising a ladle from which an open feed tube leaves upwards, a source of pressurized gas connected to the poc ~ the, at least one blind sand mold comprising a tap well open at the bottom and at least two floors on each of which is provided at least one preinte fed via attacks connected to the well drilled by at least one intermediate channel, and means for applying the base of the tapping well to the opening of the supply tube, characterized in that the mold conforms to the definition above.
- A nonlimiting example of implementation of the invention will now be described with reference to annexed drawings in which:
- Fig. 1 schematically represents, in vertical section, a casting installation conforming to Z, 044879 the invention;
- Fig. 2 represents a mold used in this installation, in section along line II-II of Fig. 3; and - Fig. 3 is a view taken in section following before line III-III of FIG. 2.
The installation shown in Fig. 1 behavior te an enclosure 1 forming a pocket or reserve of met liquid tal 2, a mold support frame 3 and a sand mold 4. It is applied to casting under low iron pressure (gray iron or heavy iron) spheroidal phite), steel or a superalloy in the mold 4. Apart from the internal configuration of this mold, installation is identical to that described in the aforementioned FR-A-2 295 808.
The fixed pocket 1 has a cover 5 fixed tightly to its side walls and locked by appropriate means ~ not shown your). A pouring nozzle 6 passes through an orifice 7 ge in the cover 5. This nozzle 6 has a part tubular lower tie 8 whose outside diameter corresponds to the diameter of the orifice 7 and part upper 9, generally frustoconical in shape, which draws tightly on the periphery of the orifice 7 by its large flat base 10. A sealant sheaity 11 consisting of an asbestos bead is housed in a groove in the base 10 of the nozzle. The nozzle 6 is crossed by a conduit or supply tube 12 in refractory material immersed in the cast iron to the vicinity of the bottom of the pocket 1; the part top of conduit 12 opens into the center of the nozzle 6, at the level of the flat upper face thereof.
The bag 1 is connected to a source 13 of gas under pressure through a conduit 14, the communication tion of the bag 1 with the pressure source 13 or with the atmosphere effected by a device proprié 15 outside the pocket. A 16 manometer puts to monitor the pressure inside the pocket during pouring.
The frame 3 comprises posts 17 provided with their wheel base 18 carried by two rails 19.
The posts 17 are joined at their end upper by a ceiling 20 carrying a jack 21 direct downwards and whose piston rod 22 carries, hinged at its lower end, a support plate then 23.
The posts 17 also each carry a flange 24 on which a helical spring is supported coidal 25. A horizontal support plate 26 can slide vertically along a part of the plates 17 located above the flanges 24 .; this plate 26 is in constant support on the upper end of springs 25 and is stressed by them to the top. When there is no downward pressure applied to plate 26, it is at a level calf higher than that of the upper side of the nozzle 6. A circular opening 27, of sufficient diameter fisant to let pass the nozzle 6, is formed in plate 26.
Mold 4 is a solid multi-blind blind mold floor, for example three floors, as shown in Fig. 2. It includes a 28-well pouring well tical, of circular section roughly equal to that of the supply tube 12. This well is open at its base, which has a housing 29 having a flared shape frustoconical conjugate with that of nozzle 6. It extends to a certain distance from the face upper end of the mold.
2 ~ 44879 The three floors are identical, and the the structure of each floor appears in FIG. 3. From well 28 run horizontally two channels 30A and 30B which extend in extension one of the other, on either side of well 28. The upper floor takes two more fingerprints 31 of elongated shape, identical. Each footprint, which extends on both sides and on the other side of the well 28, is fed by three attacks.
In the example shown, there is for each imprints a 32A attack on one side of the well and two attacks 32a on the other side. The three attacks 32A
connect the footprints to channel 30A, and the three at-plates 32B connect them to channel 30B. So each channel 30A or 30B connects the tapping well to all attacks located on the same side of well 28 and participate therefore feeding the two footprints of the floor.
Channels 30A and 30B have a related section very small. More precisely, the sum of the areas sections of the intermediate channels 30A, 30B of a 20 floor is significantly less than the section area of the well 28, for example less than 10%
of this area. if the channels are of variable section, it is their entrance section which fulfills this condition.
tion.
In addition, the sum of the areas of the sections attacks fed by the same channel is at least equal to the area of the section, or of the section of trée, from this canal.
The operation of the installation is 30 following: the frame 3 being distant from the pocket 1, a suitable refractory seal 33 is applied qué at the bottom of the housing 29 of the mold 4. The mold 4, containing in each imprint a nucleus not represented tee, is placed on plate 26 and centered on the opening - 2 ~ 44879 ture 27 thereof, then the frame 3 is brought to the rails 19 above the pocket 1 of liquid iron so that the nozzle 6 is located opposite the housing 29 of the mold. The jack 21 is then extended by so as to lower, by means of plate 23, the mold 4 and its support 26 against the force springs 25. This operation tightens the seal 33 between the bottom of the housing 29 and the nozzle 6 and ensures the watertight connection of the pouring well to the supply tube.
The pocket 1 is then connected to the source of pressure 13 by operation of the device 15. The pressure sion acting on the free surface of the cast iron mount it in tube 12. The cast iron fills the mold well 28, channels 30A and 30B and the em-preints 31. The pressure is maintained for one time determined according to dimensions and shapes of the parts to be obtained. Well 28 plays for this time the role of reserve or flyweight in both the footprints the additional liquid cast iron intended to compensate for withdrawals. Then the attacks and the intermediate channels solidify, the pressure gas sion is brought back to atmospheric pressure in pocket 1, by operating the device 15, and the liquid iron found in well 28 and in the tube 12 descends into pocket 1, evacuating these two ducts.
The action of the jack 21 is then deleted, the mold-support assembly 26 is spaced from the nozzle 6 under the action of springs 25, and the entire frame 3 is horizontally away from the pocket on the rails 19.
Thanks to the dimensioning of channels 30A, 30B
indicated above and ensuring by the conduit 14 a proper gas flow, liquid metal rises quickly metallostatic pressure in well 28 settles in the canals on each floor, and both footprints on each floor are fed by the pair of channels 30A and 30B corresponding. this allows to obtain a simultaneous filling of all the em-imprints, whatever their form. In addition, the narrowness of the intermediate channels limits the flow of metal flowing there, which leads on the one hand to a better controlled, calmer and reproducible filling ble for each of the footprints of the different floors, and on the other hand to a minimum displacement of metal to each pour. This is further aided by relaxation liquid metal as it enters attacks, resulting from the aforementioned dimensioning of these. he ultimately results in improved health cast parts.
The relaxing effect of the metal can, in varian-te, be favored by a growing section, upstream downstream, intermediate channels.
It should also be noted that the use of intermediate channels as shutters avoid any re-noticeably cooled metal tower in the pocket, without reduce metal yield. This is very advantageous.
gous for the reproducibility of the conditions of casting. In addition, the slightly cooled metal contained in the east casting well, at the next casting, distributed among all mold cavities.