Procédé de coulée d'une pièce de fonderie utilisant au moins une masselotte borgne. La présente invention a pour objet un procédé de coulée d'une pièce de fonderie uti lisant au moins une masselotte borgne.
Il est bien connu de surmonter les mou lages ou de disposer sur leurs flancs, et com-. mtnmiquant avec eux, des cavités qui, remplies de métal liquide à la coulée, constituent des masselottes-qui, en se refroidissant en dernier, laissent couler dans le moule du métal chaud qui empêche de se former les retassures ou autres défauts dus à la contraction de solidi fication du métal.
Quand ces masselottes sont disposées au- dessus du moule et formées les dernières, dans la coulée en chute, elle sont constituées par le métal le plus chaud et le plus liquide et jouent bien leur rôle.
Quand, pour éviter certains défauts pro pres à la coulée en chute, on pratique la cou lée en source pour des moulages de pièces ou de lingots, un autre défaut apparaît qui est dû à ce que le métal de la masselotte, ayant parcouru d'abord le moule, arrive le plus re froidi dans la cavité qui lui est réservée.
Ce métal refroidi, dans la coulée en source, joue mal son rôle, du fait de son manque de fluidité, pour alimenter la pièce et compenser la contraction de solidification.
Divers procédés ont été imaginés pour ob tenir en fin de coulée du métal chaud dans les masselottes, tout en coulant en source. Ils sont le plus souvent compliqués, demandent une main-d'#uvre supplémentaire et sont finalement incertains et onéreux.
Pour les masselottes extérieures, on fait appel avec succès à de la chaleur extérieure en disposant à la surface accessible du liquide de la masselotte, durant leur remplissage ou dès la fin de celui-ci, des quantités conve nables de produit exothermique réagissant immédiatement ou en temps voulu.
Ce procédé n'est pas applicable dans le cas où, pour des raisons de commodité, dans le moulage mécanique, ou de complexité dans les moulages exécutés à la main, on est obligé d'avoir recours à des masselottes incluses dans le moule, en contrebas ou ne débouchant pas à l'extérieur: masselottes dites borgnes.
Ces masselottes borgnes ne pouvaient être traitées par des produits exothermiques, ou autres sources de chaleur, aussitôt après la coulée en raison de leur inaccessibilité; il en résultait des défauts de retassures et leurs séquelles. pour les raisons précédemment expo sées.
On a alors imaginé de disposer à la partie supérieure des masselottes borgnes divers dis= positifs dont les plus connus sont. constitués soit par des cartouches contenant des pro duits combustibles générateurs de gaz,, les quels gaz exercent une pression au sein de la masselotte dans le métal plus ou moins liquide; cette pression compense le manque de fluidité du métal, et tend, ainsi, se substituant à la gravité et à la pression atmosphérique, à sup primer ou atténuer les retassures;
soit par de simples noyaux ou appendices de formes et de positions diverses, constitués par du sable, du graphite ou autres matières et dont le rôle était soit d'établir à un certain moment une communication entre le métal liquide du coeur de la masselotte et l'atmo sphère, soit de liquéfier le métal par carbu ration.
Ces divers dispositifs donnent certains ré sultats; cependant., ceux générateurs de gaz sont d'un emploi assez difficile, notamment quand les masselottes sont d'une importance telle que la synchronisation de l'action des gaz et du processus de solidification ne peut être obtenue; d'autre part, ceux de ces dispo sitifs destinés à liquéfier le métal ou à établir une communication avec l'atmosphère n'en trent en action que trop tardivement dans la généralité des moulages pour avoir toute l'ac tion désirable, notamment avec les aciers ba siques qui présentent une certaine viscosité naturelle.
La présente invention permet d'éviter les inconvénients inhérents aux différents dispo sitifs connus rappelés au-dessus.
Le procédé selon l'invention est caracté risé en ce qu'on établit un moule comprenant une première cavité dans laquelle est formée la pièce et au moins une autre cavité fermée par le haut, communiquant avec la première, et dans laquelle est formée ladite masselotte borgne, on dispose dans cette autre cavité un dispositif préfabriqué, de forme extérieure correspondante, comprenant au moins un mé lange capable de donner lieu à la formation, par réaction exothermique, d'un métal et d'une scorie, on coule la pièce, ladite réaction exo thermique se déclenchant alors automatique ment par contact du métal de coulée chaud avec ledit- dispositif,
-le métal engendré par 'la réaction coopérant avec du métal de coulée arrivé dans ladite autre cavité pour y consti tuer une masselotte borgne tout en appor tant à ce métal de coulée de la chaleur déga gée par la réaction, et la scorie produite for mant une couche supérieure chaude et iso- lante au-dessus du métal constituant la masse- lotte.
Ce procédé permet d'obtenir au moment opportun les effets avantageux suivants un réchauffage du métal de coulée, un apport de métal nouveau très chaud, une augmentation de l'effet de gravité, l'empêchement de la formation de croûtes de métal solidifié et, par conséquent, la con servation de l'action naturelle de la pression atmosphérique, la conservation de la chaleur du métal, grâce à la formation de ladite couche supé rieure isolante.
Un effet accessoire, connu en soi, peut venir s'ajouter aux effets précédemment. dé crits; cet effet résulte de la détente de cer tains produits de la réaction exothermique, qui sont atomisés par la très haute tempéra ture, détente dont l'action vient à un certain moment s'ajouter aux effets naturels de gra vité et de pression atmosphérique rendus pos sibles par la haute température dégagée par la réaction exothermique.
Ledit dispositif préfabriqué peut être cons titué par un bloc formé par les substances donnant lieu à la réaction exothermique liées par un agglomérant, de préférence une subs tance colloïdale organique, bloc moulé à la forme voulue, de manière à être prêt à être disposé dans la cavité qui doit recevoir la masselotte borgne. Le dispositif préfabriqué peut comprendre aussi une enveloppe en mé tal ou en matière eoinbiustible établie à la forme de la cavité de la masselotte borgne, et contenant le mélange éxothermique à l'état pulvérulent ou aggloméré et solidifié.
Les formes, volume et hauteur du dispo sitif préfabriqué sont déterminés par expé rience selon la nature du métal de coulée, le mode d'élaboration, le mode de moulage et de coulée, le volume des pièces.
Le dispositif préfabriqué peut être pro duit à la forme exacte désirée pour un mou lage de série, par exemple, ou produit sons l'une de plusieurs formes standardisées les plus diverses, dans lesquelles l'utilisateur peut choisir celle qui convient le mieux aux mou lages qu'il produit en faibles quantités ou à l'unité.
La composition du mélange exothermique sera de préférence choisie selon le métal ou alliage de coulée, de manière que le métal ou les métaux produits par la réaction soient similaires respectivement au métal de coulée ou à l'un au moins des composants de cet alliage, Ce mélange peut être, par exemple, le produit marque calorite et comprenant un ou plusieurs oxydes métalliques et de l'alu minium à l'état pulvérulent. En outre, le mé lange peut comprendre des produits isolants out fluidifiants; il peut aussi comprendre des produits retardateurs ou accélérateurs de la réaction exothermique, permettant de déclen cher celle-ci en temps opportun.
Les figures annexées illustrent, à titre d'exemple, des modes de mise en aeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 montre, en coupe, un moule dans une cavité duquel est placé un dispositif d'ali mentation d'une masselotte borgne, pour une coulée en source.
La fig. 2 montre ledit dispositif dans le moule de la fig. 1 au moment où le métal coulé en source arrive dans la cavité ménagée pour la constitution de la masselotte borgne et au moment où celle-ci va fonctionner.
La fig. 3 montre, schématiquement, le fonctionnement dudit dispositif coopérant avec le métal coulé pour réaliser la masselotte borgne désirée.
Les fig. 4, 5 et 6 sont des exemples de formes prêtes à l'emploi dudit dispositif pré fabriqué destiné à alimenter une masselotte borgne.
Dans la fig. 1: 1, 2, 3 désignent. trois couches de sable dans lesquelles on a ménagé une cavité 4 dans laquelle doit être coulée une pièce comportant par exemple un noyau 5. La coulée en source se fera par une descente 6 alimentant la cavité 4 par le bas et débou chant à l'air en haut par l'entonnoir de coulée 7. Une remontée 8 aboutit dans une autre cavité 9 destinée à recevoir une masselotte borgne, cette autre cavité 9 étant formée par tie dans la couche 2 et partie dans la couche 3.
Le moule pourra également comporter des masselottes ouvertes telles que celle dont l'em placement est ménagé en 10.
Avant de poser le châssis contenant la couche 3 sur le châssis contenant la couche 2, on y dispose dans la cavité 9 Lut dispositif préfabriqué 11, de forme et de constitution convenable qu'on fixe en position par exemple par des clous de fonderie 12 passant par des orifices 13, ménagés dans ledit dispositif lors de sa fabrication, ces clous étant enfoncés dans le sable de la couche 3.
Le châssis. de la couche 3 étant en place, le dispositif 11 est ainsi disposé à la partie supérieure du moule de la masselotte, prêt à coopérer avec le métal qui arrivera par 8 lors de la coulée en source (fig. 2).
Le dispositif d'alimentation de la masse lotte borgne, figuré ici sous fouine de corps cylindro-sphérique, sera par exemple consti tué, lors de sa fabrication, par un aggloméré, convenablement pressé, de mélange exother mique, mis et solidifié en la forme voulue par tout moyen de moulage approprié.
Ce mélange exothermique est, par exemple, constitué d'un ou de plusieurs oxydes de fer et d'aluminium en poudre. Le dispositif 11 est muni d'une pastille d'inflammation 15 encas trée à sa partie inférieure 14 et constituée par un mélange de type connu, comprenant, par exemple, des chlorures de magnésium ou de baryum, qui prendra feu au moment où, le métal 16 arrive au contact de 14, c'est- à-dire à une température inférieure à la tem pérature de réaction du mélange exothermi que, et portera celui-ci localement à sa tempé rature de réaction.
A la partie supérieure du dispositif 11, une cavité 17 peut être ménagée pour rece voir un appendice en bois, carton, sable ou autre matière, destiné à produire une effer vescence, qui favorise une certaine perméabi lité à travers la couche 3, ou encore à per- mettre l'action, connue en soi, d'un brassage du métal par le gaz obtenu à partir de mé langes ou matières appropriés insérés dans ladite cavité 17.
Le dispositif préfabriqué 11, malgré la so lidité propre qu'il a du fait de sa constitution d'aggloméré et qui en fait un objet mani- .pulable, stockable facilement, etc., peut être muni d-'une enveloppe de forme adéquate eu une matière susceptible d'être détruite par la chaleur. En particulier, dans le but de retar der, en certains cas, le déclenchement de la réaction, la base du dispositif peut être munie d'un écran retardateur 18.
Après inflammation de l'amorce 15 et ré action exothermique, le dispositif 11 dans sa cavité 9 se présentera sous la forme schéma tisée à la fig. 3.
En 21, le métal remonté de la coulée en source est surmonté et se mélange à une cou che de métal 22 à très haute température, libéré par la réaction exothermique dans le dispositif.
La chaleur de 22 augmente la fluidité de 21 et la masselotte constituée en 21, 22, de métal très fluide, jouera bien son rôle de nourrice de la pièce pour la coulée.
Par ailleurs, la couche d'oxydes en fusion, alumine par exemple ou mélange plus com plexe formant scorie en fusion, réalise une couverte 23 surmontant la masselotte. Cette couverte à haute température protège la mas selotte contre un refroidissement rapide.
Les dégagements atomisés à très haute température peuvent être utilisés systémati quement pour provoquer un effet de pres sion sur la surface de la masselotte, qui en renforce encore les effets.
Aux fig. 4. 5 et 6 sont montrées des formes possibles de dispositifs préfabriqués utilisables pour la mise en oeuvre du procédé décrit.
Method of casting a foundry part using at least one blind weight. The present invention relates to a method of casting a foundry part using at least one blind weight.
It is well known to overcome moorings or have them on their sides, and more. mtnmicating with them, cavities which, filled with liquid metal during casting, form weights - which, cooling last, allow hot metal to flow into the mold which prevents the formation of shrinkages or other defects due to contraction solidification of the metal.
When these weights are placed above the mold and formed the last, in the falling casting, they are formed by the hottest and most liquid metal and play their role well.
When, in order to avoid certain faults specific to falling casting, source casting is practiced for castings of coins or ingots, another fault appears which is due to the metal of the weight having traveled through first the mold, the coldest arrives in the cavity reserved for it.
This cooled metal, in the source casting, plays its role poorly, due to its lack of fluidity, to feed the part and compensate for the solidification contraction.
Various processes have been devised to obtain hot metal at the end of casting in the weights, while flowing at the source. They are most often complicated, require additional labor, and are ultimately uncertain and expensive.
For the external weights, use is made successfully of external heat by placing on the accessible surface of the liquid of the weight, during their filling or at the end of the latter, suitable quantities of exothermic product reacting immediately or in due time.
This method is not applicable in the case where, for reasons of convenience, in mechanical molding, or of complexity in moldings executed by hand, it is necessary to have recourse to weights included in the mold, in sunken or not opening to the outside: so-called blind weights.
These blind weights could not be treated with exothermic products, or other heat sources, immediately after casting because of their inaccessibility; this resulted in sink defects and their after-effects. for the reasons explained above.
It was then imagined to have at the upper part of the blind weights various dis = positive of which the best known are. consisting either of cartridges containing gas-generating fuel products, which gases exert pressure within the weight in the more or less liquid metal; this pressure compensates for the lack of fluidity of the metal, and thus tends, replacing gravity and atmospheric pressure, to suppress or attenuate sinkings;
either by simple cores or appendages of various shapes and positions, formed by sand, graphite or other materials and whose role was either to establish at a certain time a communication between the liquid metal of the core of the weight and the 'atmo sphere, or to liquefy the metal by carburetion.
These various devices give certain results; however., those gas generators are quite difficult to use, especially when the weights are of such importance that the synchronization of the action of the gases and the solidification process cannot be obtained; on the other hand, those of these devices intended to liquefy the metal or to establish a communication with the atmosphere do not come into action until too late in the generality of the castings to have all the desirable action, in particular with the basic steels which have a certain natural viscosity.
The present invention makes it possible to avoid the drawbacks inherent in the various known devices mentioned above.
The method according to the invention is characterized in that a mold is established comprising a first cavity in which the part is formed and at least one other cavity closed at the top, communicating with the first, and in which said weight is formed. blind, a prefabricated device, of corresponding external shape, comprising at least one mixture capable of giving rise to the formation, by exothermic reaction, of a metal and a slag, is placed in this other cavity, the part is cast, said exothermic reaction is then triggered automatically by contact of the hot casting metal with said device,
-the metal generated by the reaction cooperating with the casting metal arriving in said other cavity to constitute therein a blind weight while adding to this casting metal the heat released by the reaction, and the slag produced for mant a hot and insulating top layer on top of the metal constituting the mass-burbot.
This process makes it possible to obtain at the appropriate time the following advantageous effects: reheating of the casting metal, a supply of very hot new metal, an increase in the effect of gravity, the prevention of the formation of solidified metal crusts and, therefore, the preservation of the natural action of atmospheric pressure, the preservation of the heat of the metal, thanks to the formation of said top insulating layer.
An incidental effect, known per se, may be added to the above effects. descriptions; this effect results from the relaxation of certain products of the exothermic reaction, which are atomized by the very high temperature, an expansion whose action comes at a certain time in addition to the natural effects of gravity and atmospheric pressure made pos sibles by the high temperature released by the exothermic reaction.
Said prefabricated device may be constituted by a block formed by the substances giving rise to the exothermic reaction bound by an agglomerating agent, preferably an organic colloidal substance, block molded into the desired shape, so as to be ready to be placed in the container. cavity which must receive the blind weight. The prefabricated device may also comprise a casing made of metal or of an eoinbiustible material established in the shape of the cavity of the blind weight, and containing the exothermic mixture in the pulverulent or agglomerated and solidified state.
The shapes, volume and height of the prefabricated device are determined by experience according to the nature of the casting metal, the production method, the molding and casting method, the volume of the parts.
The prefabricated device can be produced in the exact shape desired for a series molding, for example, or produced in one of a variety of standardized shapes, in which the user can choose the one that best suits the slack. lages which it produces in small quantities or individually.
The composition of the exothermic mixture will preferably be chosen according to the casting metal or alloy, so that the metal or metals produced by the reaction are similar respectively to the casting metal or to at least one of the components of this alloy, This mixture may be, for example, the calorite branded product and comprising one or more metal oxides and aluminum in powder form. In addition, the mixture can include insulating or thinning products; it can also include products that delay or accelerate the exothermic reaction, making it possible to trigger the latter in a timely manner.
The appended figures illustrate, by way of example, embodiments of the method according to the invention.
Fig. 1 shows, in section, a mold in a cavity of which is placed a device for feeding a blind weight, for source casting.
Fig. 2 shows said device in the mold of FIG. 1 when the source-cast metal arrives in the cavity provided for the constitution of the blind weight and when the latter will operate.
Fig. 3 shows, schematically, the operation of said device cooperating with the cast metal to produce the desired blind weight.
Figs. 4, 5 and 6 are examples of ready-to-use forms of said pre-fabricated device intended to supply a blind weight.
In fig. 1: 1, 2, 3 denote. three layers of sand in which a cavity 4 has been formed in which a part must be cast comprising for example a core 5. The source casting will be done by a descent 6 feeding the cavity 4 from below and opening to the air at the top by the pouring funnel 7. A rise 8 ends in another cavity 9 intended to receive a blind weight, this other cavity 9 being formed partly in layer 2 and partly in layer 3.
The mold may also include open weights such as the one whose location is provided at 10.
Before placing the frame containing the layer 3 on the frame containing the layer 2, there is placed in the cavity 9 the prefabricated device 11, of suitable shape and construction which is fixed in position for example by foundry nails 12 passing through orifices 13, made in said device during its manufacture, these nails being driven into the sand of layer 3.
The chassis. with layer 3 in place, device 11 is thus placed in the upper part of the mold of the weight, ready to cooperate with the metal which will arrive at 8 during the source casting (fig. 2).
The device for feeding the blind monkfish mass, shown here as a cylindro-spherical body marten, will for example be constituted, during its manufacture, by an agglomerate, suitably pressed, of exothermic mixture, put and solidified in the form desired by any suitable molding means.
This exothermic mixture consists, for example, of one or more powdered iron and aluminum oxides. The device 11 is provided with an ignition pellet 15 embedded in its lower part 14 and constituted by a mixture of known type, comprising, for example, magnesium or barium chlorides, which will catch fire when, the metal 16 comes into contact with 14, that is to say at a temperature lower than the reaction temperature of the exothermic mixture, and will bring the latter locally to its reaction temperature.
At the top of the device 11, a cavity 17 can be made to receive an appendage made of wood, cardboard, sand or other material, intended to produce an effer vescence, which promotes a certain permeability through the layer 3, or else to allow the action, known per se, of a stirring of the metal by the gas obtained from suitable mixtures or materials inserted into said cavity 17.
The prefabricated device 11, despite the inherent solidity which it has due to its agglomerate constitution and which makes it an object which can be handled, easily stored, etc., can be provided with an envelope of suitable shape. had material capable of being destroyed by heat. In particular, in order to delay, in certain cases, the triggering of the reaction, the base of the device can be provided with a delay screen 18.
After ignition of the primer 15 and exothermic reaction, the device 11 in its cavity 9 will appear in the form shown in FIG. 3.
At 21, the metal recovered from the source casting is overcome and mixes with a layer of metal 22 at very high temperature, released by the exothermic reaction in the device.
The heat of 22 increases the fluidity of 21 and the weight formed by 21, 22, of very fluid metal, will play its role of nurse of the part for the casting.
Furthermore, the layer of molten oxides, for example alumina or a more complex mixture forming molten slag, forms a cover 23 surmounting the weight. This high temperature blanket protects the mas selotte against rapid cooling.
Very high temperature atomized releases can be used systematically to cause a pressure effect on the surface of the weight, which further enhances the effects.
In fig. 4. 5 and 6 are shown possible forms of prefabricated devices which can be used for implementing the method described.