CH665148A5 - METAL HALF-MOLD FOR SHELL MOLDING. - Google Patents
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Description
DESCRIPTION DESCRIPTION
L'invention concerne les moules pour moulages en coquille utilisant deux moitiés de moule comportant chacune une cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression. Les demi-moules pour moulage en coquille selon l'invention comportent une paroi mince entre la zone de moulage en coquille du demi-moule et la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression. Cette paroi mince, comprise entre la zone de moulage en coquille et la cavité d'échange thermique, couvre sensiblement toute la surface comprise entre la zone de moulage en coquille et la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression. The invention relates to molds for shell molds using two mold halves each comprising a heat exchange cavity which can be pressurized. The half-molds for shell molding according to the invention have a thin wall between the shell molding zone of the half-mold and the heat exchange cavity which can be pressurized. This thin wall, between the shell molding zone and the heat exchange cavity, covers substantially the entire surface between the shell molding zone and the heat exchange cavity which can be pressurized.
Une cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression permet à l'agent d'échange de chaleur, contenu dans cette cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression, d'être maintenu sous la forme d'un liquide à haute température par rapport à la température à laquelle le métal à mouler est introduit dans le moule. Un demi-moule de moulage en coquille, comportant une paroi mince de grande surface entre la zone de moulage en coquille de ce demi-moule et la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression, a été utilisé pour profiter de la différence de température relativement plus faible entre le métal à mouler et l'agent d'échange de chaleur afin d'évacuer la chaleur obtenue en utilisant un agent d'échange de chaleur à température relativement élevée. A heat exchange cavity which can be pressurized allows the heat exchange agent, contained in this heat exchange cavity which can be pressurized, to be maintained in the form of a liquid at high temperature. relative to the temperature at which the metal to be molded is introduced into the mold. A shell molding half-mold, having a thin wall with a large surface area between the shell molding zone of this half-mold and the heat exchange cavity which can be pressurized, was used to take advantage of the difference in relatively lower temperature between the metal to be molded and the heat exchange agent in order to dissipate the heat obtained by using a heat exchange agent at relatively high temperature.
Les moules pour moulage en coquille couramment en service utilisent de l'eau à la pression atmosphérique comme agent d'échange de chaleur pour évacuer la chaleur de la cavité de la coquille. L'échange de chaleur est obtenu en perçant une série de conduits dans le bloc de coquille pour permettre à l'eau de circuler dans ce bloc de coquille et de refroidir ainsi la cavité de la coquille. Lorsque les systèmes servant à échanger la chaleur de la cavité de la coquille ne sont pas sous pression, il faut faire circuler suffisamment d'eau froide dans le bloc de coquille pour refroidir suffisamment la cavité The shell molding molds currently in use use water at atmospheric pressure as a heat exchange agent to remove heat from the shell cavity. The heat exchange is obtained by drilling a series of conduits in the shell block to allow water to circulate in this shell block and thus cool the shell cavity. When the systems used to exchange heat from the shell cavity are not under pressure, enough cold water must be circulated in the shell block to cool the cavity sufficiently
de coquille de façon que le métal de moulage puisse être injecté dans la cavité de coquille, refroidi, solidifié et extrait. shell so that the molding metal can be injected into the shell cavity, cooled, solidified and extracted.
La température du métal chaud introduit dans la cavité de coquille varie d'un métal à un autre. Le zinc est généralement introduit dans les moules à environ 430° C, tandis que l'aluminium est introduit dans les moules à environ 650° C, la température de l'eau de circulation étant normalement comprise entre 20° C et 95° C. La différence de température résultante entre les parties les plus chaudes et les parties les plus froides d'un moule classique, lorsqu'on moule du zinc et de l'aluminium, est respectivement d'environ 315° C et 540° C. The temperature of the hot metal introduced into the shell cavity varies from one metal to another. Zinc is generally introduced into molds at around 430 ° C, while aluminum is introduced into molds at around 650 ° C, the temperature of the circulating water normally being between 20 ° C and 95 ° C. The resulting temperature difference between the hottest parts and the coldest parts of a conventional mold, when zinc and aluminum are molded, is approximately 315 ° C and 540 ° C, respectively.
Les conduits d'échange de chaleur des moules classiques sont normalement espacés d'au moins plusieurs centimètres de la cavité de moulage de la coquille et d'au moins plusieurs centimètres les uns des autres, de façon que l'acier compris entre les conduits d'échange de chaleur et la cavité de la coquille répartisse l'effet de refroidissement d'échange de chaleur, avant que l'effet de refroidissement n'atteigne la cavité de la coquille. Plus l'épaisseur de l'acier compris entre la cavité de moulage en coquille et les conduits d'échange de chaleur des moules classiques est grande, plus le profil de température dans la cavité de moulage en coquille est régulier. D'autre part, plus l'épaisseur d'acier entre les conduits d'échange de chaleur et la cavité de la coquille est grande, plus l'échange de chaleur s'opère lentement. The heat exchange conduits of conventional molds are normally spaced at least several centimeters from the shell molding cavity and at least several centimeters from each other, so that the steel between the conduits d heat exchange and the shell cavity distributes the heat exchange cooling effect, before the cooling effect reaches the shell cavity. The greater the thickness of the steel between the shell molding cavity and the heat exchange ducts of conventional molds, the more regular the temperature profile in the shell molding cavity. On the other hand, the greater the thickness of steel between the heat exchange ducts and the shell cavity, the slower the heat exchange takes place.
Si les conduits de transfert de chaleur de moules classiques sont placés près de la cavité de la coquille, on augmente les risques de fatigue thermique dans le moule en raison de la différence de température importante se produisant sur une épaisseur faible. Un autre inconvénient de placer les conduits de transfert de chaleur classiques au voisinage immédiat de la cavité de la coquille est la formation de distorsions de température provoquées par les grandes différences de température entre les zones de la cavité de coquille les plus proches des conduits de transfert de chaleur et les zones de la cavité de coquille les plus éloignées du moulage en coquille. If the heat transfer ducts of conventional molds are placed near the shell cavity, the risk of thermal fatigue in the mold is increased due to the large temperature difference occurring over a small thickness. Another disadvantage of placing conventional heat transfer conduits in the immediate vicinity of the shell cavity is the formation of temperature distortions caused by large temperature differences between the areas of the shell cavity closest to the transfer conduits. heat and the areas of the shell cavity furthest from the shell molding.
Avec un moule pour moulage en coquille utilisant ime cavité d'échange de chaleur sous pression^ il est possible d'élever la température de l'agent d'échange de chaleur à n'importe quelle température voulue pouvant atteindre 230° C. La différence de température entre la cavité de la coquille et la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression, dans la zone de moulage en coquille de la paroi avant, est nettement inférieure à celle qu'on rencontre avec des moules refroidis par circulation d'eau dans des conduits de ces moules. Cette différence de température plus faible a permis de fabriquer un moule dont la paroi de coquille de moulage ne dépasse pas 0,85 mm d'épaisseur, suivant la dimension du moulage et la chaleur à en évacuer. La zone de moulage en coquille comprend généralement toutes les parties de la paroi avant qui reçoivent le matériau de moulage chaud. With a mold for shell molding using a heat exchange cavity under pressure, it is possible to raise the temperature of the heat exchange agent to any desired temperature up to 230 ° C. The difference temperature between the shell cavity and the heat exchange cavity which can be pressurized, in the shell molding zone of the front wall, is much lower than that encountered with molds cooled by circulation of water in the conduits of these molds. This lower temperature difference made it possible to manufacture a mold whose molding shell wall does not exceed 0.85 mm in thickness, depending on the size of the molding and the heat to be removed therefrom. The shell molding area generally includes all parts of the front wall which receive the hot molding material.
La différence de température plus faible entre la cavité de la coquille et la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression a également permis d'augmenter la surface de la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression se trouvant en contact avec la zone de coquille de moulage de la paroi avant. La zone de surface de la paroi mince est la zone de coquille de moulage de la paroi avant recevant le liquide chaud. The lower temperature difference between the shell cavity and the pressurizable heat exchange cavity has also made it possible to increase the surface area of the pressurizable heat exchange cavity which is in contact with the front wall molding shell area. The surface area of the thin wall is the molding shell area of the front wall receiving the hot liquid.
Grâce à l'augmentation de surface de la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression venant en contact avec la zone de coquille de moulage du moule, il est possible d'obtenir à la fois une plus grande surface d'échange thermique et un meilleur profil de température dans la zone de coquille de moulage du moule. Thanks to the increase in surface area of the pressurizable heat exchange cavity coming into contact with the mold shell area of the mold, it is possible to obtain both a larger heat exchange surface and a better temperature profile in the mold shell area of the mold.
Les pièces qui sont à mouler dans les moules pour moulage en coquille présentent une variété infinie de formes et d'épaisseurs. La quantité de métal chaud à refroidir augmente avec l'épaisseur des pièces à mouler, diminue avec la minceur de la pièce à mouler et dépend directement de la surface de la pièce à mouler. En utilisant une cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression et un agent d'échange thermique à haute température, il est possible d'adapter la configuration de la paroi d'échange thermique princi5 The parts which are to be molded in molds for shell molding have an infinite variety of shapes and thicknesses. The quantity of hot metal to be cooled increases with the thickness of the parts to be molded, decreases with the thinness of the part to be molded and depends directly on the surface of the part to be molded. By using a heat exchange cavity which can be pressurized and a high temperature heat exchange agent, it is possible to adapt the configuration of the main heat exchange wall.
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pale dans la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression, pour produire sur la partie de moulage en coquille du moule un profil de température se conformant essentiellement à la chaleur à évacuer des différentes parties de la pièce en cours de moulage. blade in the heat exchange cavity which can be pressurized, to produce on the shell molding part of the mold a temperature profile essentially conforming to the heat to be removed from the different parts of the part being molded.
Il faut évacuer une plus grande quantité de chaleur des parties les plus épaisses de la pièce en cours de moulage, tandis qu'il faut évacuer une quantité de chaleur plus faible des parties les plus minces de la pièce en cours de moulage. En profilant de manière exactement inverse l'épaisseur de l'intérieur de la partie d'échange de chaleur principale de la paroi de la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression, de manière à s'adapter à la chaleur à évacuer des différentes parties de la zone de moulage en coquille, on peut obtenir un profil de refroidissement permettant d'évacuer plus de chaleur des parties du moulage nécessitant des pertes de chaleur plus importantes lors de la solidification, et moins de chaleur des parties du moulage nécessitant moins de pertes de chaleur pour la solidification. More heat must be removed from the thicker parts of the part being molded, while less heat must be removed from the thinner parts of the part being molded. By profiling the thickness of the interior of the main heat exchange part of the wall of the heat exchange cavity which can be pressurized in exactly the opposite way, so as to adapt to the heat to be evacuated different parts of the shell molding area, a cooling profile can be obtained which allows more heat to be removed from the parts of the molding requiring greater heat losses during solidification, and less heat from the parts of the molding requiring less heat loss for solidification.
Une autre difficulté liée aux conduits de transfert de chaleur tabulaires allongés des moules classiques est que le passage d'eau continu dans ces conduits provoque la formation de boues ou de tartre sur les parois latérales des conduits. Ce problème peut être en partie résolu en conditionnant ou en traitant l'eau de refroidissement avant de l'utiliser. Le tartre ou les boues réduisent le transfert de chaleur normal entre l'eau et le moule et provoquent ainsi une distribution de chaleur irrégulière dans le moule. Celui-ci doit être traité en permanence pour évacuer le tartre ou les boues de manière à maintenir un transfert de chaleur satisfaisant. Another difficulty associated with the elongated tabular heat transfer conduits of conventional molds is that the continuous passage of water through these conduits causes the formation of sludge or scale on the side walls of the conduits. This problem can be partially resolved by conditioning or treating the cooling water before use. Tartar or sludge reduces the normal heat transfer between the water and the mold and thus causes an irregular heat distribution in the mold. This must be treated continuously to remove scale or sludge so as to maintain satisfactory heat transfer.
Avec un agent d'échange thermique sous pression tel que par exemple de l'eau, il suffit d'ajouter dans la cavité d'échange thermique une quantité d'eau suffisante pour remplacer la vapeur entraînée par l'échange de chaleur se produisant à chaque injection de métal dans la cavité de la coquille. Par suite, les dépôts de boues ou de tartre ne se produisent pas et le-problème ci-dessus ne se pose pas dans la cavité d'échange thermique sous pression. With a pressurized heat exchange agent such as for example water, it suffices to add to the heat exchange cavity a quantity of water sufficient to replace the vapor entrained by the heat exchange occurring at each injection of metal into the shell cavity. As a result, deposits of sludge or scale do not occur and the above problem does not arise in the heat exchange cavity under pressure.
L'invention a pour but de résoudre les problèmes posés ci-dessus. A cet effet, l'invention est définie comme il est dit à la revendication 1. The invention aims to solve the problems posed above. To this end, the invention is defined as stated in claim 1.
L'invention sera illustrée en détail en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: The invention will be illustrated in detail with reference to the attached drawings in which:
la figure 1 est une vue en coupe de la moitié du moule fixe, et la figure 2 est une vue en coupe du moule fixe comprenant des moyens pour maintenir alignées les deux moitiés du moule. Figure 1 is a sectional view of half of the fixed mold, and Figure 2 is a sectional view of the fixed mold comprising means for keeping the two halves of the mold aligned.
En se référant à la figure 1, celle-ci représente un demi-moule 1 comprenant une paroi avant 2, des parois latérales 3 et un élément de support 4. L'élément de support 4 est fixé au bas des parois latérales 3 par des boulons 5. Un mince joint d'étanchéité haute pression 6, capable de supporter des températures et des pressions élevées, est monté entre le bas des parois latérales 3 et l'élément de support 4, avant que les boulons 5 soient solidement fixés. Une cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7 est formée entre la paroi avant 2, les parois latérales 3 et l'élément de support 4. Une soupape d'entrée 6 est prévue dans la paroi latérale 3 pour ajouter du fluide dans la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7 lorsque cela est nécessaire. Une soupape de sortie 9 est prévue dans la paroi latérale 3 pour évacuer le gaz de la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7 après chaque opération de moulage. Referring to FIG. 1, this represents a half-mold 1 comprising a front wall 2, side walls 3 and a support element 4. The support element 4 is fixed to the bottom of the side walls 3 by bolts 5. A thin high pressure seal 6 capable of withstanding high temperatures and pressures is mounted between the bottom of the side walls 3 and the support member 4 before the bolts 5 are securely attached. A pressurizable heat exchange cavity 7 is formed between the front wall 2, the side walls 3 and the support member 4. An inlet valve 6 is provided in the side wall 3 to add fluid to the heat exchange cavity can be pressurized 7 when necessary. An outlet valve 9 is provided in the side wall 3 for evacuating the gas from the heat exchange cavity which can be pressurized 7 after each molding operation.
La paroi avant 2 comporte une zone de moulage en coquille 10 destinée à recevoir le liquide de moulage chaud. La partie centrale de la zone de moulage en coquille 10 fait partie de la cavité de coquille dans laquelle est formé l'objet à mouler. La forme de la paroi avant 2 et la forme de la zone de moulage en coquille 10 peuvent varier d'un moule à un autre suivant la forme de l'objet à mouler. La paroi mince 11 comprise entre la zone de moulage en coquille 10 et la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7 peut présenter une épaisseur descendant jusqu'à 7,6 mm suivant la taille et la configuration de la partie à mouler et, par suite, suivant la quantité de chaleur à évacuer des différentes parties de la zone de moulage en coquille 10. Dans le demi-moule 1 représenté sur la figure 1, une colonne 12 est formée dans la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7 pour fournir un support supplémentaire de la paroi avant 2. Une tige d'éjection 13 passe à travers la colonne 12. The front wall 2 comprises a shell molding zone 10 intended to receive the hot molding liquid. The central part of the shell molding zone 10 forms part of the shell cavity in which the object to be molded is formed. The shape of the front wall 2 and the shape of the shell molding zone 10 can vary from one mold to another depending on the shape of the object to be molded. The thin wall 11 between the shell molding zone 10 and the heat exchange cavity which can be pressurized 7 may have a thickness down to 7.6 mm depending on the size and configuration of the part to be molded and , therefore, depending on the amount of heat to be removed from the different parts of the shell molding zone 10. In the half-mold 1 shown in FIG. 1, a column 12 is formed in the heat exchange cavity which can be placed under pressure 7 to provide additional support for the front wall 2. An ejection rod 13 passes through the column 12.
La figure 2 représente deux moitiés de moule 14 et 15 en position de fermeture, de manière à former une cavité de coquille 16. La moitié du moule 14 est fixée à un bloc 17 lui-même fixé à l'une des platines 18 de la machine de moulage en coquille qui entraîne la moitié de moule 14 vers la moitié de moule 15 en position de fermeture, ou l'écarté de celle-ci en position d'ouverture. De la même façon, la moitié de moule 15 est fixée au bloc 19 lui-même fixé à l'autre platine 20 de la machine de moulage en coquille, qui entraîne la moitié de moule 15 vers la moitié de moule 14 en position de fermeture, ou l'écarté de celle-ci en position d'ouverture. La moitié de moule 14 comprend une paroi avant 21, des parois latérales 22 et un élément de support 23. Une cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 24 est formée entre la paroi avant 21, les parois latérales 22 et l'élément de support 23. La moitié de moule 15 comprend deux ou plusieurs tiges de guidage 25 et 26 retenues respectivement dans des coussinets 27 et 28 pour maintenir les moitiés de moule 14 et 15 alignées. Lorsque les moitiés de moule 14 et 15 sont fermées, comme indiqué sur la figure 2, la cavité de coquille 16 est formée entre les zones de cavité de coquille 29 et 30 des moitiés de moule respectives 14 et 15. FIG. 2 shows two mold halves 14 and 15 in the closed position, so as to form a shell cavity 16. Half of the mold 14 is fixed to a block 17 itself fixed to one of the plates 18 of the shell molding machine which drives the half of mold 14 towards the half of mold 15 in the closed position, or away from the latter in the open position. Similarly, the mold half 15 is fixed to the block 19 which is itself fixed to the other plate 20 of the shell molding machine, which drives the mold half 15 towards the mold half 14 in the closed position. , or moved away from it in the open position. The mold half 14 includes a front wall 21, side walls 22 and a support element 23. A pressurizable heat exchange cavity 24 is formed between the front wall 21, the side walls 22 and the element support 23. The mold half 15 comprises two or more guide rods 25 and 26 retained respectively in bearings 27 and 28 to keep the mold halves 14 and 15 aligned. When the mold halves 14 and 15 are closed, as shown in FIG. 2, the shell cavity 16 is formed between the shell cavity zones 29 and 30 of the respective mold halves 14 and 15.
Lorsque les moitiés de moule 14 et 15 sont en position de fermeture, le métal de moulage chaud est introduit par l'orifice 31 et l'air est évacué par l'évent 32 jusqu'à ce que la cavité de coquille 16 et le trop-plein 33 soient remplis de fluide de moulage chaud. Le métal de moulage chaud est introduit sous une pression atteignant 140 kg/cm2 et à une température d'environ 430° C dans le cas du zinc, et sous une pression atteignant 350 kg/cm2 et à une température de 650° C dans le cas de l'aluminium. Lorsqu'on effectue le moulage avec du zinc, la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 24 contient un fluide d'échange de chaleur 34 sous pression à une température atteignant 230° C. Il en est de même pour la moitié de moule 14. When the mold halves 14 and 15 are in the closed position, the hot molding metal is introduced through the orifice 31 and the air is evacuated through the vent 32 until the shell cavity 16 and the excess -full 33 are filled with hot molding fluid. The hot molding metal is introduced at a pressure up to 140 kg / cm2 and at a temperature of about 430 ° C in the case of zinc, and under a pressure up to 350 kg / cm2 and at a temperature of 650 ° C in the aluminum case. When the molding is carried out with zinc, the pressurizable heat exchange cavity 24 contains a heat exchange fluid 34 under pressure at a temperature reaching 230 ° C. The same is true for half of mold 14.
Avec une différence de température d'environ 205° C, lorsqu'on moule du zinc dans la cavité de coquille 16 et que le fluide d'échange de chaleur 34 se trouve dans la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 24, la chaleur passe par la zone de cavité de coquille 29 pour atteindre le fluide d'échange de chaleur 34 en provoquant ainsi la vaporisation d'une petite partie de ce fluide d'échange de chaleur. La vapeur s'échappe dans l'atmosphère par une soupape de commande de pression, comme indiqué sur la figure 1. With a temperature difference of around 205 ° C., when zinc is molded in the shell cavity 16 and the heat exchange fluid 34 is located in the pressurizable heat exchange cavity 24, the heat passes through the shell cavity zone 29 to reach the heat exchange fluid 34 thereby causing the vaporization of a small part of this heat exchange fluid. Steam escapes into the atmosphere through a pressure control valve, as shown in Figure 1.
Quand le moulage est solidifié, les moitiés de moule 14 et 15 sont écartées l'une de l'autre par les platines 18 et 20, puis le moulage est éjecté de la cavité de moulage en coquille par des tiges d'éjection telles que les tiges 13, 36 et autres tiges analogues non représentées sur le dessin. When the molding is solidified, the mold halves 14 and 15 are separated from each other by the plates 18 and 20, then the molding is ejected from the shell molding cavity by ejection rods such as the rods 13, 36 and other similar rods not shown in the drawing.
Un avantage supplémentaire de la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 24 est que, avant le démarrage de l'opération de moulage, le fluide d'échange de chaleur 34 peut être chauffé sous pression et la température de chacun des demi-moules peut être élevée jusqu'à 230° C ou n'importe quelle autre température voulue avant le démarrage du moulage. On peut contrôler la température du moule par une combinaison de commandes de pression de la soupape d'entrée 8 et de la soupape de sortie 9 de la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7, en association avec un dispositif de chauffage à immersion placé dans la cavité d'échange thermique pouvant être mise sous pression 7. An additional advantage of the pressurizable heat exchange cavity 24 is that, before starting the molding operation, the heat exchange fluid 34 can be heated under pressure and the temperature of each of the half molds can be raised to 230 ° C or any other desired temperature before starting the molding. The mold temperature can be controlled by a combination of pressure controls of the inlet valve 8 and the outlet valve 9 of the pressurizable heat exchange cavity 7, in combination with a heating device to immersion placed in the heat exchange cavity which can be pressurized 7.
Bien que l'invention ait été représentée et décrite sur une forme particulière de réalisation, il est évident, pour les spéacialistes de la question, que les détails précis de construction peuvent varier d'un objet à un autre destiné à être moulé. Although the invention has been shown and described in a particular embodiment, it is obvious, for those skilled in the art, that the precise details of construction can vary from one object to another intended to be molded.
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