CH642879A5

CH642879A5 - Procede de coulage par centrifugation.

Info

Publication number: CH642879A5
Application number: CH295578A
Authority: CH
Inventors: Charles H Noble
Original assignee: Charles H Noble
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1984-05-15
Also published as: YU62778A; GB1602049A; FR2383736B1; JPS5510345B2; FR2383735A1; JPS5427298B2; FR2383736A1; SU841573A3; IN148654B; CA1095684A; US4124056A; FR2383735B1; DE2811116A1; JPS53116222A; DE2811116C2; ES467908A1; GB1602048A; CH643765A5; BE865042A; ES467909A1

Description

La présente invention concerne un procédé de coulage par centrifugation d'articles métalliques tubulaires.

Il est depuis longtemps de pratique courante de couler des articles métalliques tubulaires par centrifugation à l'aide d'un moule permanent qui comporte une surface active ayant une section transversale circulaire, le moule étant animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal de sa surface active. Les moules de coulage par centrifugation sont fabriqués en métaux ayant un point de fusion qui n'est pas nettement différent de celui du métal que l'on coule, et il est par conséquent nécessaire de recouvrir la surface active du moule avec un revêtement d'une matière qui évitera d'endommager le moule par contact avec le métal de coulage en fusion, qui empêchera que la pièce coulée ne recueille des matériaux se trouvant sur la surface du moule et qui permettra à la pièce coulée finie d'être séparée du moule. Une méthode utilisée dans l'art antérieur pour recouvrir les moules de coulage par centrifugation a consisté à appliquer à la surface active du moule un mélange d'un matériau réfractaire à fines particules, plus particulièrement une poudre de zircon ou de silice, méthode qui a été utilisée pour les moules fixes sans centrifugation tels qu'ils sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 1662354 délivré au nom de Harry M. Williams, et dans les moules prévus pour un coulage par centrifugation, tels qu'ils sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3527285 délivré au nom de Fred J. Wegbere. Bien qu'ayant été

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généralement acceptées, de telles pratiques ont des inconvénients importants, en particulier la nécessité d'une ventilation pour se débarrasser de la vapeur d'eau produite pendant le coulage, quelquefois un manque de solidité et d'uniformité des revêtements de la surface du moule et la tendance de ceux-ci à être pénétrés par le métal fondu en cours de coulage, ce qui se traduit par une certaine rugosité de la surface de coulage et par des difficultés d'usinage plus grandes dues à la présence de particules réfractaires dans le métal coulé. Avec l'objectif d'éviter de tels inconvénients, il a été proposé d'employer des liants à base de résine et d'autres ingrédients non inertes, comme cela a été décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3056692 délivré au nom de Koshiro Kitada, mais de tels revêtements sont particulièrement chers et tendent à émettre des produits gazeux aux températures de moulage, de sorte que le moule doit être ventilé. Comme cela est décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3110067 au nom de Donald C. Abbott, on a proposé de pulvériser un liant à base de résine sur la surface d'une couche réfractaire préformée relativement épaisse et chauffée, avec l'objectif de limiter la nécessité d'une ventilation du moule mais, au mieux, cette pratique nécessite encore l'utilisation à la fois de matériaux réfractaires et d'une résine relativement chers.

On a également proposé d'appliquer seulement le matériau réfractaire particulaire, sans eau ou autre matériau porteur de liquide et sans liants supplémentaires tels que la bentonite ou une résine, dans le but avant tout de contrôler la structure de grain du métal coulé. Comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 1949433 au nom de Norman F.S. Russell et autres, de telles méthodes font appel à un gaz qui transporte le matériau réfractaire particulaire sur la surface active du moule, immédiatement en avant du métal coulé et dépendent de la force centrifuge pour établir une couche très fine de matériau réfractaire dont on dit qu'elle est limitée à une épaisseur ne dépassant pas 0,025 mm. De telles méthodes ont été adoptées pour couler des articles tels que des tuyaux, qui ne nécessitent pas une surface extérieure particulièrement lisse, mais elles ne conviennent pas pour des produits comme des chemises de cylindres de moteur, qui doivent avoir une surface extérieure relativement lisse et exempte de fonte trempée. La surface brute de coulage est généralement assez rugueuse, de sorte qu'un usinage important est nécessaire pour finir les pièces coulées et leur donner une surface extérieure lisse, et la nature du fin revêtement de matériau réfractaire particulaire est telle que les particules de matériau réfractaire sont captées par l'article coulé et influencent énormément l'usinage en en réduisant la vitesse et en abrégeant la durée de vie des outils de coupe. L'utilisation d'une fine couche de matériau réfractaire est, de plus, limitée à la fabrication d'un article qui ne comporte pas de grandes protubérances extérieures, à moins que, comme cela est le cas d'un tuyau à l'extrémité évasée, la partie évasée le soit vers l'extérieur et se trouve placée à la toute extrémité du moule. En outre, de tels revêtements n'assurent pas une isolation thermique convenable pour retarder la solidification du métal fondu, lorsque le fer est le métal coulé, suffisamment pour provoquer la formation de graphite du type A, ce qui est indispensable pour les articles coulés tels que les chemises de cylindres et les paliers.

Un autre inconvénient des méthodes de l'art antérieur provient du coût du matériau réfractaire et de la difficulté à récupérer ce matériau, après coulage, pour en permettre la réutilisation. Des matériaux, tels que la farine de zircon, ont un coût par unité de poids supérieur à celui du métal que l'on coule. Lorsque des additifs, tels que de l'argile, de la bentonite ou des résines, sont utilisés, le recyclage du matériau réfractaire n'est pas pratique. Lorsqu'une fine couche, telle que celle qui est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 1949433, est utilisée, la plus grande partie du matériau réfractaire est simplement perdue, étant prise par la pièce coulée, ou autrement, de sorte que la récupération est au mieux difficile et coûteuse.

Le but de la présente invention est par conséquent de prévoir un procédé de fabrication d'articles métalliques tubulaires par coulage par centrifugation qui ne présente pas ces inconvénients.

Ce but est réalisé selon les caractéristiques distinctives de la revendication 1.

Un mode de réalisation particulièrement avantageux comprend une cuvette d'alimentation, un outil de profilage et un collecteur du matériau réfractaire en excès, qui s'étendent sur la longueur effective du moule et sont disposés de façon que la rotation de la cuvette autour d'un axe longitudinal vers une position prédéterminée positionne automatiquement le bord de l'outil de profilage par rapport à la surface active du moule.

La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels:

la fig. 1 est une vue de côté en élévation d'un article coulé fabriqué selon la présente invention;

la fig. 2 est une vue en coupe verticale longituidnale, certaines parties étant représentées en élévation de côté, d'un dispositif qui permet la mise en pratique du procédé;

la fig. 2A est une vue en coupe fragmentaire, particulièrement agrandie par rapport à la fig. 2, représentant une partie d'un revêtement réfractaire;

les fig. 3 à 3B sont des vues en coupe transversale du dispositif, avec certaines parties représentées en élévation, prises généralement le long de la ligne 3-3 de la fig. 2, qui représentent la combinaison représentée par la cuvette d'alimentation et l'outil de profilage dans différentes positions, la fig. 3B représentant la position correspondant à la fig. 2;

la fig. 4 est une vue en perspective d'une cuvette et d'un outil de profilage constituant une partie du dispositif de la fig. 2;

la fig. 5 est une vue de côté en élévation du dispositif des fig. 2 à 4 incorporé dans une installation typique;

la fig. 5A est une vue fragmentaire de dessus en élévation d'une partie du dispositif représenté dans la fig. 5;

la fig. 6 est une vue de côté en élévation du dispositif permettant l'extraction de l'article coulé dans le dispositif des fig. 2 à 5 et la récupération du matériau réfractaire;

la fig. 7 est une vue fragmentaire en coupe transversale d'une brosse utilisée dans le dispositif de la fig. 6;

la fig. 8 est un diagramme schématique d'un système permettant le recyclage du matériau réfractaire récupéré, et la fig. 9 est une vue semblable à la fig. 2A représentant un autre revêtement réfractaire.

Les modes de réalisation de la présente invention permettent d'obtenir une couche relativement épaisse constituée entièrement de particules réfractaires fines qui sert de revêtement à la surface active d'un moule de coulage par centrifugation, la couche ayant un profil précis (limité seulement par la pente naturelle de repos du matériau réfractaire utilisé) qui correspond à la forme désirée de la surface extérieure de l'article à couler, et la surface profilée de la couche étant si dense et dure qu'elle n'est pas entamée par le métal fondu pendant le coulage. La présente invention provient de la découverte que, lorsque de la farine de zircon d'une densité de 4,56 et d'une finesse telle que seule une petite partie des particules a un diamètre supérieur à 74 |i et une partie importante un diamètre inférieur à 43 |i, est introduite dans un moule de coulage par centrifugation sans porteur liquide, liant ou autre additif (ce qui élimine la nécessité d'une ventilation du moule), et lorsque le moule est animé d'un mouvement de rotation de façon à répartir le matériau réfractaire sous forme d'une couche relativement épaisse recouvrant la surface active du moule, cette couche peut être portée à une densité plus grande, simplement en faisant tourner le moule de façon à appliquer une force centrifuge permettant d'obtenir une densité équivalente de la couche égale au moins à 7,5 (suivant la définition donnée ci-après), et la couche de densité plus grande peut être profilée pour lui donner la forme correspondant à celle de l'article à couler, la couche ainsi profilée peut être durcie simplement en augmentant la vitesse de rotation du moule, et la nature du revêtement ainsi produit est telle que la surface extérieure de l'article tubulaire sortant du coulage par centrifugation dans le moule sera remarquablement plus lisse que celle

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d'un article coulé contre un revêtement réfractaire classique constitué de sable de silice liée par résine et sera sensiblement exempte de particules de farine de zircon.

Des tentatives pour obtenir les mêmes résultats avec du sable de zircon, ayant une dimension de particule telle que 77% des particu- 5 les étaient retenues par un tamis à ouverture de maille de 105 |i (par conséquent de diamètre supérieur à 105 n) n'ont pas donné de résultats satisfaisants. Bien qu'un revêtement stable de sable de zircon fût obtenu lorsque le moule était animé d'un mouvement de rotation à une vitesse telle que le sable était soumis à une force centrifuge égale io à 19 fois l'accélération de la pesanteur, le métal fondu pénétrait le revêtement lorsqu'on essayait de couler de la fonte grise avec une force centrifuge égale à 50 fois la force de gravitation et la surface brute de fonderie contenait une telle quantité de sable de zircon que la pièce moulée n'était pas satisfaisante. is

Considérons un moule ayant un diamètre intérieur tel que,

lorsque la couche réfractaire est complète, le diamètre intérieur du revêtement soit de 138 mm, la valeur de l'accélération de la pesanteur G à la surface active du revêtement peut être déterminée par l'équation: 20

G = n2*°'138 (1)

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n = tours par minute

Une force centrifuge de 50 G est obtenue lorsque le moule tourne 25 à approximativement 800 t/mn. Le même moule tournant à 900 t/mn, une force centrifuge de 62 G sera appliquée au matériau réfractaire sur la surface active du moule et une rotation du moule à environ 1138 t/mn fournira une force centrifuge de 100 G.

Si on utilise un matériau réfractaire à fines particules de densité 30 connue, ce matériau peut être caractérisé par sa densité équivalente, lorsqu'il est soumis à une force centrifuge pendant la rotation du moule, cette densité équivalente étant déterminée par l'équation:

densité équivalente = densité vraie X G (2) ^

et la densité équivalente de la farine de zircon dont la densité vraie est de 4,56 est par conséquent de 65 pour une force centrifuge égale à 14,25 G.

En général, le procédé donne satisfaction car les revêtements réfractaires ainsi réalisés comprennent de très petites particules et les 40 particules sont si tassées dans le revêtement que les vides à la surface de celui-ci sont trop petits pour que le métal fondu y entre. Ce résultat peut être obtenu dans la mesure où le matériau réfractaire a une densité vraie au moins égale à 2,25, ne fond pas ou ne se décompose pas à des températures proches de la température du métal fondu en 45 cours de coulage, et a une telle finesse qu'au moins 95% des particules ont un diamètre inférieur à 105 |i et, en outre, dans la mesure où, lors de l'établissement du revêtement sur la surface active du moule, le moule est animé d'un mouvement de rotation à une vitesse telle que la densité équivalente (déterminée par l'équation 2) du matériau 50 réfractaire est au moins égale à 7,5 au moment où la couche de matériau réfractaire est soumise au profilage. La force centrifuge adéquate qui permet d'obtenir une densité équivalente de 7,5 provoque un tassement si étroit des petites particules que le revêtement a une densité apparente maximum. Une augmentation de la vitesse de ro- 55 tation du moule, après augmentation de la densité de revêtement, permet d'accroître la dureté de la couche réfractaire, mais ne rend pas la couche plus dense ni ne modifie ses dimensions.

La méthode donne les meilleurs résultats avec de la farine de zircon, c'est-à-dire avec du sable de zircon finement broyé, composé 60 principalement de silicate de zirconium (ZrSi04), ayant une densité vraie de 4,56 et une dimension de particules telle que plus de 75% des particules ont un diamètre inférieur à 43 jj., la couche étant établie par rotation du moule à une vitesse assurant une force centrifuge d'au moins 19 G par le profilage, la vitesse de rotation étant 65 alors augmentée à au moins 40 G pendant le coulage, cette augmentation se traduisant par un durcissement de la couche plus dense et profilée. Avec de la farine de silice d'une densité de 2,6 et avec ap-'

proximativement la même distribution de taille de particules, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la vitesse de rotation du moule crée une force centrifuge d'au moins 33 G pour rendre la couche plus dense avant profilage. Avec de la magnésite (oxyde de magnésium, calciné), d'une densité de 3,58 et dont toutes les particules sont sensiblement inférieures à 74 \i, les meilleurs résultats sont obtenus avec une force centrifuge d'au moins 24 G pour rendre la couche plus dense.

La présente invention est particulièrement avantageuse pour le coulage par centrifugation d'articles tubulaires dont la surface extérieure comporte au moins une partie annulaire transversale d'un diamètre différent de celui du corps principal de l'article. Les ébauches de chemises de cylindres pour moteurs à combustion interne classique représentées dans la fig. 1 sont typiques de tels articles et comprennent un corps principal tubulaire cylindrique droit B ayant une partie élargie F transversale dirigée vers l'extérieur, dans laquelle le rebord extrême classique doit être usiné. Un avantage du présent procédé est qu'il permet l'établissement de couches de revêtement relativement épaisses du matériau réfractaire particulaire et que de telles couches peuvent être profilées de façon à correspondre précisément à la forme désirée de l'article coulé, la seule limitation étant la pente naturelle de repos du matériau réfractaire utilisé. Ainsi,

comme cela sera décrit ultérieurement lors de la description du coulage d'ébauches de chemises de cylindres représentées dans la fig. 1, la couche réfractaire est rendue plus épaisse que la hauteur radiale de la partie élargie F, cette dimension étant typiquement égale à 3,55 mm, et est mise en forme au moyen d'un outil de profilage allongé ayant un profil longitudinal qui permet de former dans la couche réfractaire une gorge annulaire transversale correspondant à la forme de la partie élargie F. L'épaisseur de la couche à la partie inférieure de la gorge est rendue aussi petite que possible, compatible avec l'obtention d'une densité désirée et d'une régularité de surface de la couche, et d'un isolement thermique adéquat de façon à contrôler la structure de grain du métal coulé. Ainsi l'épaisseur de la couche au fond de la gorge, qui est la partie la plus mince de la couche, est égale à au moins 5 fois la dimension maximum de la fraction prédominante du matériau réfractaire particulaire (au moins 5 x 43 = 215 ji pour les revêtements faits avec la farine de zircon qui a la préférence) et en tout cas sensiblement supérieure à la dimension maximum de particule la plus grande du matériau réfractaire. La fig. 2A est une représentation typique d'une ébauche de chemise de cylindre, ayant un diamètre extérieur de 138,43 mm au droit de la partie élargie F et de 131,32 mm tout le long du corps tubulaire principal B. Sur la plus grande partie de sa longueur, le revêtement réfractaire a une épaisseur radiale X de 3,94 mm et, à la partie inférieure de la gorge, la couche a une épaisseur radiale Y de 0,381 mm; on remarquera que 0,381 mm correspond approximativement à 8,8 fois le diamètre approximatif de 43 |x de 75% de la farine de zircon employée.

Grâce à l'utilisation d'un revêtement tel que celui qui a été utilisé dans la fig. 2A, et qui a été formé selon la présente invention, la fonte grise coulée contre la partie principale plus épaisse du réfractaire sera caractérisée par une prédominance de graphite AFA type A, sur la surface intérieure et sur toute l'épaisseur de la pièce, et la fonte grise coulée contre la gorge définie par le revêtement sera caractérisée par une prédominance de graphite AFA du type A, sur la surface intérieure et sur la plus grande partie de l'épaisseur de la partie élargie. Cela se produit parce que, alors que le revêtement plus fin définissant la plus grande partie de la gorge ne présente pas une isolation thermique aussi grande que la partie principale, plus épaisse, du revêtement, de la chaleur supplémentaire est continuellement fournie au métal de la gorge à partir du corps principal mieux isolé du métal, et le transfert plus rapide de chaleur à travers la partie de revêtement plus fine du fond de la gorge ne se traduit par conséquent pas par un refroidissement du métal de la gorge si rapide qu'il empêcherait la formation de graphite du type A. Le phénomène se trouve accentué, car le métal du moule à la partie plus mince du revêtement réfractaire reçoit sensiblement plus de chaleur que le reste

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du moule, et le différentiel de température (et par conséquent la vitesse de perte de chaleur du métal fondu ou effet de refroidissement) est diminué. Le maintien d'une température de moule entre 150°C et 260° C aide également à réduire l'effet de refroidissement du moule. Il est surprenant de constater qu'un tel profilage de la couche réfractaire est facilement exécuté après que la couche a été rendue plus dense, et le profil se maintient alors avec des dimensions et une forme précises (la seule limitation étant la pente naturelle de repos du matériau réfractaire) pendant toute l'opération de coulage dans la mesure où la vitesse de rotation du moule est maintenue pendant la durée s'écoulant entre le profilage de la couche et l'introduction du métal de coulage fondu.

Pour former le revêtement, une certaine quantité de matériau à fines particules, sensiblement en excès de la quantité véritablement nécessaire au revêtement, est introduite dans le moule, le moule étant stationnaire ou animé d'un mouvement de rotation de n'importe quelle valeur; la quantité entière de matériau particulaire est répartie par centrifugation sur la surface active du moule de façon à former une couche égale ayant une épaisseur sensiblement plus grande que l'épaisseur désirée du revêtement, la vitesse de rotation du moule est alors augmentée de façon à rendre la couche plus dense, la surface intérieure de la couche est ensuite profilée, cette étape se traduisant par une diminution de l'épaisseur de la couche à la dimension précise désirée, et le matériau réfractaire en excès est récupéré concurremment à l'opération de profilage. S'il n'y a pas d'excès de matériau réfractaire, la couche déposée par centrifugation ne peut pas être profilée et en outre, il est difficile d'obtenir une surface convenablement lisse du revêtement terminé. La surface intérieure de la couche déposée par centrifugation a tendance à s'onduler légèrement et présente une forme extérieure constituée de creux et de bosses étroits s'étendant circonférentiellement. Les bosses en saillie vers l'intérieur peuvent être facilement enlevées avec un outil de profilage à bord droit, mais si l'on procède ainsi, le diamètre intérieur du revêtement sera trop grand, si seulement la quantité de matériau réfractaire nécessaire au revêtement a été introduite.

Le profilage de la couche réfractaire initiale peut être exécuté alors que le moule tourne à la vitesse utilisée par l'opération servant à rendre la couche plus dense, et le durcissement de la couche profilée est le résultat de l'uagmentation de la vitesse de rotation du moule pour l'amener à la valeur correspondant à celle du coulage, lorsque cette première vitesse est supérieure à la vitesse du coulage. A l'aide de farine de zircon, dans laquelle la plupart des particules ont un diamètre inférieur à 43 n, d'excellents résultats sont obtenus lorsque le profilage est effectué alors que le moule tourne à une vitesse fournissant une force centrifuge égale à 20 G, le revêtement profilé conservant sa forme et ses dimensions (la seule limitation étant de nouveau la pente naturelle de repos de la farine de zircon) même si, après profilage, la vitesse de rotation du moule est considérablement augmentée pour fournir, par exemple, une force centrifuge de 50 à 100 G lors de l'opération de coulage.

Un avantage particulier du présent procédé est que le temps et les coûts d'usinage de finition sont réduits de façon sensible par rapport aux pratiques de l'art antérieur où l'on utilise, par exemple, du sable de silice et des liants à résine pour établir la couche réfractaire. D'une part, la surface extérieure de la pièce coulée, fabriquée selon la présente invention, est plus lisse et peut avoir des dimensions plus proches des dimensions finales, de sorte qu'un usinage moins important est nécessaire. D'autre part, des surfaces rugueuses dues à la pénétration du métal dans le sable ou le collage de particules de réfractaire, sont virtuellement éliminées, de sorte que l'usinage de finition de l'article peut être effectué plus rapidement et avec des outils de coupe ayant une durée de vie notablement plus longue que celle qui était obtenue antérieurement.

Un autre avantage est que, étant donné que l'on n'utilise aucun liant ou autre additif, le matériau réfractaire peut être récupéré,

alors que l'article coulé est extrait du moule et, après passage au tamis pour éliminer les débris, le matériau réfractaire peut être utilisé de nouveau dans le procédé. Lorsqu'on utilise de la farine de zircon comme matériau réfractaire, des taux de recyclage élevés sont atteints, et une récupération facile du matériau après coulage est obtenue à l'aide d'un équipement sous vide. Le procédé est par conséquent particulièrement économique grâce à une moins grande consommation de matériaux réfractaires relativement coûteux.

Le procédé est généralement applicable au coulage par centrifugation des métaux et, typiquement, peut être utilisé pour le coulage de la fonte grise, des fontes alliées, du fer ductile, de l'acier, du bronze, du laiton et de l'aluminium.

Les exemples suivants sont représentatifs du procédé.

Exemple 1:

Des ébauches de chemises de cylindre ayant la forme représentée dans la fig. 1 ont été coulées par centrifugation avec de la fonte grise, en utilisant le dispositif construit généralement, comme cela est représenté dans les fig. 2 à 4 et qui sera décrit ultérieurement. L'ensemble formé par la combinaison de la cuvette et de l'outil de profilage a été rempli d'une certaine quantité de farine dfe zircon égale à 1,5 fois la quantité nécessaire pour former la couche de réfractaire. La farine de zircon utilisée avait une densité de 4,56 et des dimensions de particules suivantes:

Ne traversant pas une ouverture de maille de

74 }i (diamètre supérieur à 74 |i) 2,5%

Ne traversant pas une ouverture de maille de

44 n (diamètre compris entre 43 et 74 ji) 11,0%

Ne traversant pas une ouverture de maille de

37 }i (diamètre compris entre 38 et 43 n) 6,7%

Traversant une ouverture de maille de 37 (i

(diamètre inférieur à 38 p.) 78,9%

L'air du moule n'était pas du tout expulsé et le moule avait un diamètre intérieur nominal tel que, la partie correspondant au corps principal du revêtement réfractaire fini ayant une épaisseur de 3,94 mm, le revêtement fini avait un diamètre intérieur de 13,85 cm. L'ensemble formé par la combinaison de la cuvette et de l'outil de profilage a été introduit dans le moule dans la position représentée dans la fig. 3, puis animé d'un mouvement de rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vers la position représentée dans la fig. 3A, de façon à décharger toute la farine de zircon, le moule étant arrêté. Le moule a tourné alors à 500 t/mn dans le sens des aiguilles d'une montre en regardant les fig. 3 à 3B, de façon à répartir la quantité totale de matériau réfractaire uniformément sur la surface intérieure du moule, le revêtement étant soumis à une force de 19,35 G résultant de la force centrifuge développée à 500 t/mn. Concurremment, l'ensemble formé par la combinaison de la cuvette et de l'outil de profilage a été animé d'un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, de façon à amener le bord de l'outil de profilage à sa position active, représentée dans la fig. 3B. Le bord de l'outil de profilage se trouvant dans cette position, et le corps de l'outil ressemblant à une lame s'étendant généralement dans le sens de la corde du moule, l'outil de profilage a enlevé le matériau réfractaire en excès et ce matériau a été ramené par l'outil de profilage dans la cuvette. La combinaison formée par la cuvette et l'outil de profilage a été maintenue dans la position représentée dans la fig. 3B pendant quelques secondes, de façon à s'assurer que tout le matériau réfractaire en excès avait été récupéré, puis a été animée d'un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, vers la position initiale représentée dans la fig. 3. L'ensemble formé par la cuvette et l'outil de profilage a été alors retiré axialement du moule, le matériau réfractaire en excès récupéré restant dans la cuvette, de façon à pouvoir être réutilisé lors d'une nouvelle opération de coulage.

Aucun additif ou matériau de support n'a été employé. L'outil de profilage a formé des gorges dans la couche de farine de zircon, chaque gorge correspondant aux parties élargies F pour deux ébauches de revêtement placées bout à bout, l'épaisseur de la couche à la partie inférieure des gorges étant égale approximativement à 0,38 mm et l'épaisseur du corps principal de la couche étant ainsi approximativement égale à 3,94 mm. Le temps écoulé entre la dé5

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charge de la farine de zircon dans le moule et l'extraction hors du moule de l'ensemble formé par la cuvette et l'outil de profilage a été de 1 mn. La vitesse de rotation du moule, la couche de revêtement profilée en farine de zircon étant en place, a été portée à 800 t/mn, et de la fonte grise a été introduite de la manière classique à l'aide d'un entonnoir de versement à angle droit, la rotation du moule étant maintenue jusqu'à ce que la pièce coulée se soit refroidie et solidifiée. La composition chimique de la fonte employée était la suivante:

Composants

Pourcentage en poids

Carbone

2,94

Silicium

2,41

Chrome

0,46

Nickel

0,30

Cuivre

1,04

Molybdène

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Le moule a alors été arrêté, l'entonnoir de versement enlevé, une bague d'extrémité retirée du moule, puis la pièce coulée extraite axialement. Pendant cette extraction, la couche de farine de zircon s'est désagrégée, et la farine de zircon a été récupérée pour pouvoir être réutilisée. Lors de l'examen de la pièce coulée, on a trouvé que la surface externe était propre et lisse et exempte de particules de farine de zircon. La tolérance des dimensions extérieures était de + 25,4 mm. L'usinage de finissage a été exécuté avec un temps d'usinage et une usure d'outil bien inférieurs à ceux nécessaires dans le cas où la pièce est coulée dans un moule où un revêtement réfractaire est formé d'un mélange aqueux de sable de silice ou d'une composition résine-sable de silice. La structure du graphite comportait surtout du graphite AFA du type A sur l'épaisseur entière de la paroi du corps principal de l'article et du graphite dit AFA type A sur la surface intérieure et sur plus de la moitié de l'épaisseur radiale de la partie extrême élargie.

La pièce coulée a été extraite du moule à l'aide d'un chariot de manutention à fourche, une tôle ondulée métallique propre a été placée sur le sol en dessous de l'extrémité du moule qui venait d'être utilisé et le matériau réfractaire qui n'était pas tombé de lui-même a été brossé pour l'enlever manuellement de la pièce coulée. Le matériau réfractaire récupéré a été versé de la tôle ondulée dans un bac en le faisant passer par un tamis et réutilisé avec succès avec du matériau frais, pour constituer le revêtement d'une autre opération de coulage.

Exemple 2:

Le processus de l'exemple 1 a été répété, mais avec de la farine de silice au lieu de farine de zircon. Aucun liquide de support ou d'additif n'a été utilisé. La farine de silice avait une densité de 2,6 et une dimension de particule suivante:

Ne traversant pas une ouverture de maille de 74 (x (diamètre supérieur à 74 (j.) 1,1%

Ne traversant pas une ouverture de maille de 53 p (diamètre compris entre 53 et 73 p.) 2,0%

Traversant une ouverture de maille de 44 p

(diamètre inférieur à 43 p) 96%

La surface extérieure de la pièce brute de coulage s'est avérée être rugueuse et a été considérée comme étant si rugueuse qu'elle nécessitait un usinage excessif, avec une perte supplémentaire occasionnée par la mauvaise précision dimensionnelle de la pièce coulée.

Exemple 3:

Le processus de l'exemple 2 a été répété, sauf toutefois que la vitesse de rotation du moule a été portée de 800 t/mn (50 G) à 1180 t/mn (107 G), ce qui donnait une densité équivalente de 280. La surface extérieure de la pièce brute avait une régularité qui approchait celle obtenue avec un revêtement classique de sable de silice et de liant en résine.

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Exemple 4:

Le processus de l'exemple 1 a été répété, à l'exception toutefois que l'oxyde de magnésium, acheté dans le commerce comme magné-site calcinée a été substituée à la farine de zircon, de nouveau sans utilisation de liquide de support ou d'additif. L'oxyde de magnésium avait une densité de 3,58 et toutes les particules avaient un diamètre inférieur à 74 p. La pièce coulée s'est avérée avoir une surface extérieure trop rugueuse pour permettre un minimum d'usinage de finition.

Exemple 5:

Le processus de l'exemple 4 a été répété, à l'exception toutefois que la vitesse de rotation du moule a été portée de 800 t/mn (50 G) à 1015 t/mn (80 G), de sorte que la densité équivalente était égale à 280. La pièce coulée avait une surface extérieure qui avait une régularité et une précision de dimension proches de celles obtenues avec un revêtement classique de sable de silice et de liant en résine.

Exemple 6:

Le processus de l'exemple 1 a été répété, sauf que la farine de mullite (cyanite calcinée) remplaçait la farine de zircon, de nouveau sous forme de particules sèches, sans liant ou autre additif. La farine de mullite avait une densité de 3,0 et une dimension de particule suivante:

Pourcentage ne traversant pas une ouverture de maille de 74 p. (diamètre supérieur à 74 p) 1 %

Pourcentage ne traversant pas une ouverture de maille de 53 p (diamètre entre 53 et 74 p) 2%

Pourcentage traversant une ouverture de maille de 44 p (diamètre inférieur à 43 p) 96%

La pièce coulée obtenue avait une surface extérieure très rugueuse et nécessitait un usinage de finition par trop important.

Exemple 7;

Le processus de l'exemple 3 a été répété, à l'exception toutefois que la vitesse de rotation du moule a été portée de 800 t/mn (50 G) à 1100 t/mn (95 G), ce qui permettait d'obtenir une densité effective du revêtement réfractaire de 282. La pièce coulée finie avait une surface extérieure qui présentait une régularité proche de celle obtenue avec un revêtement en sable de silice et liant en résine classique.

Le dispositif permettant d'appliquer le procédé comprend typiquement un moule généralement indiqué en 1, dans les fig. 2 et 5; un moyen 2 (fig. 5) pour supporter et faire tourner le moule; et un moyen, indiqué généralement en 3 (fig. 5), d'alimentation du moule en matériau réfractaire, le moyen d'alimentation 3 (fig. 5) comprenant un ensemble constitué par la combinaison d'une cuvette et d'un outil de profilage 4 (fig. 2,4 et 5), qui sert aussi à récupérer le matériau réfractaire en excès au moment où le revêtement réfractaire est établi, et un dispositif indiqué généralement par 5 (fig. 6), qui est une combinaison d'un pousseur de pièce coulée et d'un ensemble de récupération de réfractaire. Est également utilisé, mais n'est pas représenté, un moyen classique pour alimenter le moule en métal fondu, typiquement un «entonnoir» de versement qui peut être amené en position à l'extrémité du moule, position à partir de laquelle les pièces coulées sont extraites.

Le corps du moule 1 a la forme d'un tube aux parois épaisses 6 comportant deux gorges annulaires transversales 7 s'ouvrant vers l'extérieur et distantes axialement, qui acceptent les galets d'entraînement et de support 8 (fig. 5). Le corps du moule 1 a une surface inférieure cylindrique droite 9 qui constitue la surface active du moule. A une extrémité, le corps 1 comporte un évidement qui reçoit une bague d'extrémité annulaire transversale 10 fixée par des écrous 11 à sa périphérie intérieure 12 concentriquement à l'axe longitudinal de la surface 9. La bague d'extrémité 10 comporte une partie en prolongement tubulaire 13 entourée par la surface 9. La surface intérieure de la partie 13 comporte des gradins annulaires transversaux,

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dont les bords avant 14 sont tous situés dans un plan conique dirigé vers l'extérieur du moule et vers l'axe longitudinal de la surface 9 suivant un angle a inférieur à la pente naturelle de repos du matériau réfractaire particulaire devant être utilisé comme revêtement du moule. A son extrémité opposée, le corps du moule 1 est muni d'une 5 seconde bague d'extrémité 15 qui comporte une surface intérieure en gradins complémentaire de celle de la bague 10, les gradins de la bague 15 présentant des bords circulaires transversaux 16 qui sont tous situés dans un plan conique vers l'extérieur du moule et vers l'axe longitudinal de la surface 9 suivant le même angle que celui de io la bague 10. La surface extérieure de la bague 15 comprend une partie en tronc de cône vers l'intérieur 17 entourée par une partie de surface correspondante 18 du corps du moule 1. Le corps 1 comporte une partie en saillie tubulaire s'étendant axialement 19 ayant plusieurs alésages radiaux, chaque alésage recevant une clavette is d'entraînement 20 dimensionnée de façon à faire entrer la bague d'extrémité 15 dans le siège représenté dans la fig. 2. La périphérie intérieure circulaire 21 de la bague 15 est concentrique à l'axe central longitudinal de la surface 9.

Quatre galets 8 sont utilisés en paires séparées pour faire tourner 20 le moule 1 et sont fixés à des arbres 22 (fig. 5) supportés par des paliers 23 qui sont montés sur un châssis fixe 24, les arbres 22 étant entraînés par un moteur électrique 25 à courant continu par l'intermédiaire d'une courroie d'entraînement en V 26.

La cuvette et l'outil de profilage 4, qui constituent une partie du 25 moyen d'alimentation en réfractaire 3, sont dimensionnés de façon à occuper une partie importante de l'espace libre à l'intérieur du moule et doivent être par conséquent totalement extraits avant l'introduction du métal de coulage fondu. En conséquence, l'ensemble 4 est supporté par un chariot 27 (fig. 5) circulant sur des rails 28 dispo- 30 sés de façon que le chariot puisse être déplacé vers la droite en regardant la fig. 5 pour permettre l'insertion du dispositif 4 dans le sens axial du moule, puis son déplacement dans la direction opposée de façon à extraire totalement le dispositif 4 après dépôt du revêtement réfractaire sur la surface active 9 du moule et mise en forme. 35

Comme le représente le mieux la fig. 4, le dispositif 4 comprend une cuvette allongée 29 ayant une section généralement en forme de U. Les cloisons transversales rigides 30, 31 sont fixées à l'intérieur de la cuvette et sont éloignées l'une de l'autre d'une distance légèrement inférieure à celle séparant les extrémités intérieures des bagues 10 et 40 15 (fig. 2). La cuvette comprend, commençant aux cloisons 30 et 31, des parties extrêmes coniques 29a et 29b respectivement, la conicité et les dimensions transversales de ces parties étant telles que celles-ci ne viendront pas interférer avec le matériau réfractaire recouvrant les bagues d'extrémité 10 et 15. Des cloisons supplémentaires 32 et 45

33 sont fixées aux extrémités respectives de la cuvette. Des tourillons

34 et 35 sont fournis aux extrémités respectives de la cuvette, les parties intérieures du tourillon passant à travers des ouvertures pratiquées dans les parois respectives 30, 31 et 32, 33, et sont fixées rigidement, par exemple par soudage, aux cloisons. Les tourillons 34 et 50

35 sont coaxiaux et positionnés de façon à former un axe de rotation pour la cuvette qui est décentré, comme cela sera décrit plus loin. Le tourillon 34 est considérablement allongé de façon à être reçu dans les paliers 36 et 37 (fig. 5) et à être en saillie au-delà du palier 37. Un engrenage 38 est fixé à l'extrémité en saillie du tourillon 34 et est en 55 prise avec un tourillon d'entraînement 39 fixé à l'arbre de sortie d'un moteur hydraulique 40 alimenté par une pompe 41, l'ensemble entier étant convenablement monté sur le chariot 27.

Un organe d'appui rotatif plein 42 en forme de cône (fig. 5) est monté rigidement sur l'extrémité du tourillon 35 de façon à coopérer 60 avec un organe stationnaire correspondant 43 (fig. 5), qui est supporté par un socle 44. Le socle 44 comporte une base 45 maintenue par coulissement dans une mortaise horizontale 46 qui s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal du moule, de sorte que, par déplacement du socle le long de cette mortaise, l'organe stationnaire « 43 peut être déplacé entre la position active représentée dans la fig. 5, dans laquelle les organes 42 et 43 sont coaxiaux, et une position inactive dans laquelle le socle 44 est placé latéralement par rapport au moule de façon à permettre l'extraction de la pièce coulée et le déplacement de l'entonnoir de versement (non représenté) dans sa position de versement. Un dispositif de force motrice rectiligne 47 actionné par un fluide sous pression permet de déplacer le socle entre les positions active et inactive.

Le dispositif 4 est complété par une lame de profilage allongée 48 fixée rigidement au bord longitudinal 49 de la paroi de la cuvette 29, le long duquel elle s'étend. Le corps principal 50 de la lame 48 s'étend à travers l'espace compris entre les cloisons 30 et 31. Dans le cas où l'opération de coulage par centrifugation est destinée à produire une ébauche tubulaire constituée de 6 ébauches de chemises de cylindres ayant le profil représenté dans la fig. 1, placées rebord contre rebord, le bord actif de la lame de profilage 48 comprend trois parties en saillie identiques 51, ayant chacune un profil, représenté dans la fig. 2, identique à celui représenté par deux des parties élargies F placées bout à bout. Le reste du bord actif du corps principal de la lame 48 est un simple bord droit et est parallèle à l'axe de rotation défini par les tourillons 34 et 35 et leurs paliers respectifs. Au-delà de la cloison 30, la lame 48 se poursuit selon une partie à bord droit 52 dont une extrémité est fixée à l'extrémité adjacente du corps 50 et l'autre extrémité au tourillon 34. Au-delà de la cloison 31, la lame 48 se poursuit de la même façon suivant une partie à bord droit 53.

Comme le représente la fig. 3, la section de la cuvette 29 peut être généralement circulaire, l'embouchure de la cuvette étant désignée par un plan qui est en accord avec la section circulaire. Le corps principal 50 de la lame de profilage peut être alors plat et s'étendre dans un plan qui est sensiblement tangent à la section circulaire, le point de tangence étant sensiblement sur un bord de l'embouchure de la cuvette. Le corps 50 peut être fixé à la cuvette de toute manière convenable, par exemple par une bande extérieure 54 et des vis 55. Si l'on suppose que la cuvette est représentée dans sa position droite (fig. 3), la section circulaire étant concentrique à l'axe longitudinal de la surface du moule 9, cet axe étant l'axe de rotation du moule, on remarquera que l'axe commun des tourillons 34 et 35 est décentré le long d'une ligne en pente à 45° vers le bas et vers la gauche (en regardant la figure) à partir de l'axe de rotation du moule. La cuvette est ainsi excentrée par rapport à la surface active cylindrique du moule, mais la valeur de cette excentricité est telle que le bord extérieur de la plaque de profilage 48 dégagera la surface 9 lorsque le dispositif est animé d'un mouvement de rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à partir de la position représentée par la fig. 3 vers la position représentée par la fig. 3 A.

Comme le dispositif 4 est excentré par rapport à la surface du moule 9, il y a une position de rotation donnée du dispositif 4, dans laquelle le bord de la lame 48 se trouve à son point le plus proche de la surface du moule, cette position étant représentée dans la fig. 3B. La proximité de la lame déterminera l'épaisseur de revêtement réfractaire fini et est par conséquent fonction du diamètre extérieur désiré de la pièce coulée. De façon à pouvoir prédéterminer avec précision la position de la lame par rapport au moule, la position horizontale transversale du chariot 27 étant fixée, les paliers 36 et 37 sont montés sur une mortaise 56 (fig. 5) pour permettre un réglage horizontal transversal à l'aide de la vis 57, la position verticale des paliers 36 et 37 étant réglable par des cales placées en 58, et un moyen classique (non représenté) est prévu pour un réglage par ver-nier du socle 44 le long de sa mortaise 46 de façon à régler horizontalement la position de l'organe 43. Un réglage vertical de l'organe 43 est obtenu en mettant des cales en 59. A cause du jeu dans les galets et de variables analogues, les rails 28 ne positionnent pas le chariot 27 dans une position horizontale transversale précise. En conséquence, pour obtenir une position de base horizontale précise du chariot 27, et ainsi du tourillon 34, le chariot est muni de deux barres en saillie vers l'avant 60 (fig. 5 et 5A), situées chacune sur un côté différent du chariot et chacune comportant une face extérieure qui est en pente vers l'avant et vers la ligne centrale longitudinale du chariot. Le châssis stationnaire de l'unité 2 permettant le support et la rotation du moule comprend deux poutres 61, qui sont en saillie vers l'emplacement du chariot 27 sur les rails 28 et sont espacées

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l'une de l'autre d'une distance telle que, alors que le chariot approche de l'unité 2, la surface extérieure de chaque barre 60 du chariot vient en contact avec l'extrémité de l'une des deux poutres 61, si bien que le chariot est forcé à prendre une position centrale entre les poutres 61. L'unité 2 est construite et disposée de façon que l'axe de rotation du moule 1 soit centré entre les poutres 61. Chaque barre 60 est munie d'un flasque formant butée en saillie vers l'extérieur 62, qui est disposé de façon à venir en contact avec l'extrémité de la poutre correspondante 61, lorsque le mouvement avant du chariot 27 amène le cône 42 à être assis sur l'organe 43. Le déplacement du chariot 27 peut être effectué par un dispositif à force motrice hydraulique rectiligne d'une façon bien connue.

Le matériau réfractaire particulaire est chargé dans la cuvette 29, de façon uniforme sur toute sa longueur, lorsque le chariot 27 est dans une position, comme celle de la fig. 5, telle que la cuvette 29 est entièrement retirée du moule 1. La cuvette 29 étant maintenue dans sa position droite, le chariot 27 est alors déplacé de façon que le dispositif 4 soit inséré dans le moule 1, un tel mouvement se poursuivant jusqu'à ce que le cône 42 soit assis dans l'organe 43 et les poutres 61 soient en contact avec les flasques de butée 62. En faisant fonctionner le moteur 40, le dispositif 4 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la position représentée dans la fig. 3A soit atteinte, ce qui se traduit par le fait que la quantité totale de matériau réfractaire particulaire se trouvant dans la cuvette est déchargé dans le moule. Selon le présent procédé, la quantité de matériau réfractaire est sensiblement en excès, typiquement égale à 150% de la quantité nécessaire à la formation du revêtement désiré. Bien que la couche initiale de matériau réfractaire particulaire puisse être établie pour n'importe quelle vitesse de rotation du moule lorsque le matériau particulaire est déchargé de la cuvette, la distribution la meilleure et les temps de cycle les plus faibles sont obtenus lorsque le moule est stationnaire ou tourne à une vitesse assurant une force centrifuge inférieure à 50 G au moment où la cuvette tourne de façon à décharger le matériau. Lorsqu'on utilise des matériaux réfractaires, tels que de la farine de zircon, qui ont une densité relativement élevée, la vitesse de rotation du moule utilisée pour répartir le matériau par centrifugation peut être suffisante pour rendre la couche de matériau réfractaire plus dense avant son profilage. Lorsque la quantité totale de matériau particulaire a été répartie en une couche relativement épaisse, grâce à la rotation du moule, et qu'une densité plus grande a été obtenue, le dispositif 4 est entraîné de façon à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que, comme cela est représenté dans la fig. 3B, le bord de la lame 48 se trouve à son point le plus proche de la surface 9. Le dispositif 4 étant dans cette position, le bord extérieur de la lame de profilage 48 vient en contact de la couche de matériau réfractaire particulaire de la surface 9 suivant un angle tel que le matériau réfractaire se rapproche du bord de la lame 48 qui est en face de l'ouverture de la cuvette 29. En conséquence, la lame dévie tout le matériau réfractaire en excès vers la cuvette 29, où il est retenu par l'ensemble formé par la cuvette et la lame de profilage et l'effet ultime est que la lame 48 plane la couche de matériau réfractaire pour lui donner l'épaisseur et le profil précis (avec comme seule limitation la pente naturelle de repos du matériau réfractaire particulaire) souhaités pour le revêtement final. Ainsi, la partie à bord droit principale de la lame 48 établit des surfaces cylindriques droites sur la couche, indiquées en 62 de la fig. 2A, alors que les parties 51 de la lame établissent les surfaces 63, 63a et 63b qui définissent la gorge permettant le coulage des parties extrêmes F de l'ébauche de chemise de cylindre représentée dans la fig. 1. En pratique, le dispositif 4 tourne constamment dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la position représentée dans la fig. 3 A, à une faible vitesse par rapport à la vitesse de rotation du moule, jusqu'à la position représentée dans la fig. 3, de sorte que la lame passe simplement dans la position représentée dans la fig. 3B. Le matériau réfractaire en excès renvoyé dans la cuvette 29 par l'action de la lame 48 reste simplement dans la cuvette 29, lorsque le dispositif 4 est extrait du moule, et constitue une partie du matériau réfractaire qui sera utilisée lors de la coulée suivante.

Lorsque la charge initiale de matériau réfractaire particulaire est déchargée dans la cuvette 29, les portions extrêmes 29a et 29b de la cuvette reçoivent des quantités de matériau réfractaire permettant de couvrir les surfaces en gradins représentées respectivement par les 5 bagues d'extrémité 10 et 15. Comme les bords mis à nu 14 et 16 des gradins des bagues 10 et 15, respectivement, constituent en fait une surface conique ayant un angle inférieur à la pente naturelle de repos du matériau réfractaire, le matériau déchargé par les parties extrêmes de la cuvette reste en position sur la surface en gradins des baio gues et ce matériau est mis en forme pour fournir les parties de surface tronconique 64 et 65 du revêtement fini, comme cela est représenté dans la fig. 2. Le matériau réfractaire en excès provenant de ces zones est renvoyé dans les parties extrêmes respectives de la cuvette par les parties 52 et 53 de la lame, alors que le dispositif 4 passe dans 15 la position représentée dans la fig. 3B lors du retour du dispositif 4 à sa position initiale.

On remarquera que la présence des surfaces en gradins des bagues 10 et 15 et des parties extrêmes 52 et 53 de la lame élimine la nécessité de l'insertion de noyaux en sable préformés usuels destinés 20 à retenir le matériau de coulage. Le revêtement réfractaire produit selon la présente invention est un revêtement totalement monolithique d'une bague d'extrémité à l'autre, ne présente aucun joint, a l'épaisseur radiale précise désirée et a précisément le profil présenté par la lame de profilage.

25 Avec un moule dimensionné pour la constitution des ébauches des chemises de cylindre décrites ci-dessus, par référence à la fig. 1, la vitesse de rotation du moule peut être portée à 500 t/mn pour durcir le revêtement réfractaire, puis être de nouveau augmentée, par exemple à 900 t/mn, avant l'introduction du métal de coulage fondu. 30 Le dispositif 4 ayant été retiré, le moteur 47 fonctionne maintenant de façon à éloigner le socle 44 et le palier 43 de l'extrémité du moule, l'entonnoir de versement (non représenté) est mis en place et le métal de coulage versé à travers la bague d'extrémité 15 de la façon classique. Ce versement est effectué de la manière classique, le 35 moule tournant à une vitesse de coulage, c'est-à-dire à 800-900 t/mn, de façon à répartir le métal fondu par centrifugation. A ce stade, les surfaces du revêtement 64 et 65 (fig. 2) servent de barrage pour éviter que le métal ne s'échappe du moule. La pièce coulée est refroidie de la façon classique. Pour effectuer ce refroidissement, une pulvéri-40 sation d'eau peut être dirigée sur la surface extérieure du moule par la méthode de pulvérisation classique (non représentée).

L'entonnoir de versement est enlevé et, le socle 44 restant dans la position écartée, l'unité 5 (fig. 6) est utilisée pour extraire la pièce coulée du moule et pour récupérer le matériau réfractaire de revête-45 ment. L'unité 5 comprend un extracteur classique 70 qui est monté en position fixe, son moteur actionné par fluide sous pression 71 étant aligné coaxialement avec le moule de façon que, lorsque la tige de piston du moteur est totalement sortie, la tête de l'extracteur 72 soit située à l'intérieur d'une des extrémités de la pièce coulée; la poso sition de l'extracteur 70 est ainsi distante du moule d'une longueur quelque peu inférieure à l'introduction maximum de la tête 72. Le fonctionnement de l'extracteur est classique, et on comprendra que la bague d'extrémité 15 est enlevée avant de retirer la pièce coulée du moule.

55 Un chariot 73 est situé entre l'extracteur 70 et l'unité 2 et est supporté par des rails 74 pour permettre son mouvement parallèlement à l'axe longitudinal du moule supporté par l'unité 2. Le chariot 73 comprend une unité 75 permettant de recueillir le matériau réfractaire et deux paires de galets 76 et 77 supportant la pièce coulée. 60 L'unité 75 comprend un logement 78 ayant des parois extrêmes plates 79 et 80, le logement étant rigidement monté sur le chariot 73. Les parois extrêmes 79 et 80 sont verticales, s'étendent transversalement à l'axe de moule supporté par l'unité 2, et sont distantes l'une de l'autre dans la direction de cet axe. Près du moule, la paroi 79 65 comporte une ouverture circulaire 81 ayant une dimension et étant positionnée de façon à entourer par coulissement le prolongement de l'extrémité tubulaire 19 du corps du moule. Près de l'extracteur, la paroi extrême 80 comporte une ouverture circulaire 82 qui est

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coaxiale avec l'ouverture 81 et d'un diamètre sensiblement plus grand que le diamètre extérieur le plus grand à extraire. Les parois d'extrémité 79 et 80 sont espacées l'une de l'autre d'une distance inférieure à la longueur de la pièce coulée. Les galets de support 76, 77 sont placés sur le côté du logement 78, le plus proche de l'extracteur 70. Les rails 83 et 84 sont montés de façon à s'étendre transversalement à l'axe du moule supporté par l'unité 2 et comprennent des parties extrêmes en porte-à-faux qui sont en saillie en dessous du passage suivi par la pièce coulée pendant son extraction, le rail 83 étant situé entre les galets 76 et 77, alors que le rail 84 l'est entre le chariot 73 et l'extracteur 70. Les rails 83 et 84 sont espacés l'un de l'autre d'une distance inférieure à la longueur de la pièce coulée et supérieure à la longueur de course totale de la paire de galets 77, alors que le chariot 73 est déplacé entre sa position active (fig. 6) et une position inactive (non représentée), choisie de façon à laisser le champ libre à l'entonnoir de versement et au socle 44. Lorsque le chariot 73 se trouve dans sa position active, la paroi 79 du logement 78 étant en contact avec le moule, le fonctionnement de l'extracteur, dans lequel la tige de piston est étendue, provoque le passage de la tête 72 dans les ouvertures 80 et 79 et dans l'extrémité du moule pour venir en contact avec la pièce moulée. Lorsque l'extracteur fonctionne de façon à rétracter sa tige, la pièce coulée est tirée d'abord à travers l'ouverture 81, puis à travers l'intérieur du logement 78, puis à travers l'ouverture 82, puis sur les galets de support 76 et 77 et, lorsque la traction cesse, sur les rails 83 et 84.

On doit noter que, si 6 ébauches de chemises de cylindre, telles que celles qui sont représentées dans la fig. 1, sont coulées en même temps, celles-ci étant liées l'une à l'autre par leurs rebords, la pièce coulée se comporte comme une pièce ressemblant à un tuyau ayant un diamètre extérieur uniforme à l'exception des trois parties annulaires élargies constituées par les trois gorges du revêtement réfractaire du moule, les 6 ébauches étant finalement séparées par découpage de la pièce coulée au milieu de chaque partie élargie et au milieu de chaque partie du corps.

A l'exception des ouvertures 81 et 82, le logement 78 est étanche à l'air. Le logement est en saillie bien au-dessus de l'emplacement du moule. Une brosse rotative 85 est supportée à l'intérieur du logement 78, au-dessus du trajet de déplacement des pièces coulées pendant leur traction à travers le logement, par un arbre 86 qui est introduit dans les paliers 87 et 88 fixés respectivement aux parois 79 et 80. Un moteur d'entraînement 89 est monté sur la paroi supérieure du logement 78 et entraîne l'arbre 86 et la brosse 85 par l'intermédiaire d'une courroie en V 90 et des poulies 91 et 92. Comme on le voit dans la fig. 7, la brosse 85 est du type centrifuge à soie et comprend un moyeu 93 fixé à l'arbre 86 et deux disques latéraux 94 entre lesquels s'étend une série d'axes de support de soie espacés circonférentiellement, ces axes étant fixés aux disques latéraux. Chaque axe 95 supporte plusieurs soies 96 formées de gros fils raides mais souples, une extrémité 97 de chaque soie étant cambrée circulairement pour entourer, sans le serrer, son axe de support respectif. Lorsque l'arbre 86 tourne, les soies 96 sont amenées à s'étendre de la brosse par la force centrifuge. L'emplacement de l'arbre 86 et le diamètre effectif de la brosse 85 sont tels que, le moteur 89 faisant tourner la brosse pendant l'extraction de la pièce coulée, les soies de la brosse heurtent la surface extérieure de la pièce coulée et délogent tout matériau réfractaire qui n'est pas encore tombé de la pièce coulée. La tête 72 de l'extracteur est montée sur la tige de piston de l'extracteur 70 au moyen d'un connecteur rotatif 97 (fig. 6), de sorte que cette tête peut tourner librement autour de l'axe de la tige de piston. L'extraction de la pièce coulée est exécutée alors que le moule tourne encore, bien qu'à une vitesse très lente, étant entraîné par les galets de support et d'entraînement 8. En conséquence, la pièce coulée tourne lentement autour de son axe longitudinal alors qu'elle est tirée à travers le logement 78 et au niveau de la brosse 85, et les soies 96 de la brosse heurtent par conséquent toutes les parties de la surface extérieure de la pièce coulée.

Etant donné que le matériau de revêtement réfractaire particulaire ne contient aucun liant et est lui-même virtuellement insensible aux températures de coulage, tout le matériau réfractaire est enlevé de la pièce coulée par les opérations d'extraction et de brossage.

Un conduit d'évacuation 100 est relié à une ouverture de la paroi inférieure du logement 78 et s'étend horizontalement dans le sens de la longueur du chariot 73, étant monté rigidement sur le bâti du chariot 73 à l'aide des supports 101. Une partie droite de la conduite 100 est en saillie horizontalement au-delà du chariot 73 et est en contact par emboîtement à l'intérieur d'un conduit horizontal fixe 102 fixé rigidement à la base de l'extracteur. Un joint tubulaire glissant 103 est prévu à l'extrémité du conduit 102 de façon à former un joint étanche entre le conduit stationnaire 102 et le conduit mobile 100. Le conduit 102 débouche dans un séparateur centrifuge 104 (fig. 8). L'air provenant du séparateur 104 est fourni aux entrées d'un filtre à manche classique 105, dont les sorties sont reliées à l'entrée d'un ventilateur centrifuge 106. Les corps solides séparés par le séparateur centrifuge 104 et le filtre 105 sont combinés et envoyés vers un tamis ayant une dimension de maille permettant d'extraire les débris tels que des fragments métalliques, et le matériau réfractaire récupéré propre est stocké pour recyclage.

L'air d'admission du logement 78 est forcé vers l'intérieur du moule et du petit espace situé entre la paroi de l'ouverture 82 et la pièce coulée. Le ventilateur 106 fonctionnant de façon à fournir un débit important, l'air circulant dans la chambre 78 par l'intermédiaire du moule peut prélever et emmener vers la chambre 78 la plus grande partie, c'est-à-dire 90% de tout le matériau réfractaire restant dans le moule après l'extraction de la pièce coulée. Ainsi, on doit noter que, pendant l'extraction de la pièce coulée, les parties élargies extérieures transversales formées par les gorges 63 tendent à frotter le matériau réfractaire pour l'entraîner vers le logement 78 et cette action tend aussi à briser toute matière agglomérée pour ramener le matériau réfractaire résiduel à son état particulaire. En outre, comme le ventilateur 106 peut aspirer de l'air seulement à partir du moule et de l'ouverture 82, l'entrée d'air dans le logement 78 s'effectue généralement le long de la surface de la pièce coulée en cours d'extraction et le courant d'air dans le logement tend à frotter la surface extérieure de la pièce coulée.

Dans le procédé et le dispositif décrits ci-dessus, la surface active du moule est cylindrique et droite, et il est tenu compte des parties extérieures élargies de la pièce coulée par l'épaisseur du revêtement réfractaire. Cependant, dans certains cas, il est souhaitable de profiler la surface active du moule métallique, en particulier dans le cas où des pièces relativement importantes doivent être coulées en une seule fois. Ainsi, comme le montre la fig. 9, la surface active 109 du moule peut être usinée de façon à fournir une partie de surface 109a de diamètre plus grand dans la zone devant être occupée par la partie élargie extérieure de la pièce coulée, le plus petit diamètre à droite de la partie cylindrique principale 109 et la partie 109a étant reliés par une partie tronconique 109b. La couche de matériau réfractaire particulaire destinée à former le revêtement réfractaire est alors établie, comme cela a été décrit par référence aux fig. 2 à 8, la couche étant mise en forme par un outil de profilage ayant des dimensions et une forme telles que la partie 110a de la partie de la surface du moule surplombant le revêtement 109a est nettement plus fine que le corps principal du revêtement. La partie de revêtement 110b surplombant la partie de la surface du moule 109b est régulièrement inclinée depuis le corps principal 110 jusqu'à la partie fine 110a. La partie du corps principal 110 du revêtement est cylindrique et droite. Un transfert de chaleur plus élevé à travers la partie fine du revêtement est ainsi conservé, même si le moule a été usiné de façon à tenir compte partiellement de la partie extérieure élargie de la pièce coulée, et le métal dans cette zone ne se refroidira pas trop rapidement ou trop lentement.

L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

R

7 feuilles dessins

Claims

642 879

2

REVENDICATIONS

1. Procédé de coulage par centrifugation d'articles métalliques tubulaires dans lequel la surface annulaire d'un moule rotatif métallique creux est revêtue d'un matériau réfractaire et le métal fondu est coulé par centrifugation sur le revêtement réfractaire, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction dans le moule (1) d'une quantité de matériau réfractaire particulaire finement divisé à écoulement libre qui est inerte à la température du métal fondu à couler et qui a un point de fusion supérieur à la température du métal fondu, une densité d'au moins 2,25, et une dimension de particule telle qu'au moins 95% des particules ont une dimension maximum ne dépassant pas 105 (i; la rotation du moule (1) et la répartition du matériau réfractaire par centrifugation en une couche sur la surface active entière (9) du moule, qui est plus épaisse que celle désirée pour le coulage de l'article; l'augmentation de la densité de la couche de matériau particulaire réfractaire par rotation du moule (1) à une vitesse telle que le matériau réfractaire particulaire est soumis à une force centrifuge permettant d'établir une densité équivalente, déterminée par le produit de la densité réelle du matériau réfractaire par le facteur de multiplication de l'accélération de la pesanteur, égale à au moins 7,5; le profilage de la surface intérieure (63, 63B) de la couche de réfractaire suivant la forme désirée pour l'article à couler par placement contre la partie intérieure de la couche, alors que le moule (1) continue à tourner, d'un outil de profilage (48) ayant un bord (51) qui s'étend longitudinalement au moule (1) et qui a un profil longitudinal identique à celui désiré pour l'article à couler, la quantité de matériau réfractaire et la position de l'outil de profilage par rapport à la surface active (9) du moule étant telles que, après profilage, la partie la plus mince (63) de la couche aura une épaisseur égale au moins à 5 fois la dimension maximum des particules de la fraction prédominante du matériau particulaire et supérieure à la particule la plus grosse du matériau particulaire; la rotation du moule (1) à une vitesse de coulage permettant d'appliquer à la couche rendue plus dense et profilée une force centrifuge égale à au moins 10 fois l'accélération de la pesanteur; et l'introduction de métal fondu pour le coulage alors que le moule (1) continue de tourner à la vitesse de coulage, la rotation du moule (1) étant poursuivie à cette vitesse au moins jusqu'à ce que le métal fondu ait recouvert la surface intérieure (63-63B) de la couche dense et profilée du matériau réfractaire.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau réfractaire est de la farine de zircon.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de matériau réfractaire sont inférieures à 43 n.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal à couler est du fer et le matériau réfractaire est de la farine de zircon, les particules de farine de zircon étant inférieures à 43 |x.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape dans laquelle la couche de matériau réfractaire est rendue plus dense, est effectuée par rotation du moule à une vitesse telle que le matériau réfractaire est soumis à une force centrifuge d'au moins 19 G.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal à couler est du fer et le matériau réfractaire est de la farine de silice, dont les particules sont inférieures à 43 |x et en ce que l'étape où la couche de matériau réfractaire est rendue plus dense, est exécutée par rotation du moule à une vitesse telle que le matériau réfractaire est soumis à une force centrifuge d'au moins 33 G.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal à couler est du fer et le matériau réfractaire est de l'oxyde de magnésium, et en ce que l'étape où la couche de matériau réfractaire est rendue plus dense, est exécutée par rotation du moule à une vitesse telle que ce matériau réfractaire est soumis à une force centrifuge d'au moins 24 G.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau réfractaire en excès est récupéré concurremment à l'étape de profilage et est extrait du moule avant coulage.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'extraction de l'article coulé du moule, la récupération du matériau réfractaire du moule, le tamisage du matériau réfractaire récupéré de façon à enlever les débris, et l'utilisation du matériau réfractaire récupéré pour le coulage d'un autre article.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de récupération du matériau réfractaire du moule comprend l'extraction du matériau réfractaire libre qui reste dans le moule pendant l'extraction de l'article coulé et l'enlèvement sur la surface de l'article coulé de tout matériau réfractaire qui y subsiste.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'article coulé est allongé, en ce qu'il est extrait longitudinalement du moule, et en ce que le matériau réfractaire est extrait mécaniquement de la surface de l'article coulé alors que l'article sort du moule.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal à couler est du fer, en ce que l'article à couler est un article tubu-laire allongé ayant au moins une partie transversale élargie annulaire, en ce que l'étape de profilage de la couche dense du matériau réfractaire assure dans cette couche une gorge transversale annulaire qui correspond à la forme de la partie transversale élargie annulaire, et en ce que l'article coulé comporte du graphite AFA du type A non seulement sur la surface intérieure entière mais aussi sur au moins une partie de l'épaisseur de la partie transversale annulaire.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la surface annulaire (9) du moule métallique (1) est une surface cylindrique droite allongée, et en ce que la couche dense de matériau réfractaire est plus épaisse que l'épaisseur radiale de la partie transversale élargie annulaire (F).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les parois latérales (63a, 63b) d'une gorge dans la couche réfractaire se trouvent à des angles inférieurs à la pente naturelle de repos du matériau réfractaire particulaire.
15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le moule métallique est muni de bagues d'extrémité (10,15) qui diminuent vers l'extérieur, et l'outil de profilage (48) comprend deux parties extrêmes (52, 53), caractérisé en ce qu'on dépose et condense le matériau réfractaire dans une telle manière que la couche condensée couvre les bagues d'extrémité, les parties de la couche condensée couvrant les bagues d'extrémité servant à confiner le métal fondu à l'intérieur du moule (1).