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.