EP0100272A1 - Procédé de fabrication de pièces moulées, dispositif comportant application de ce procédé et pièces moulées ainsi obtenues - Google Patents
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- EP0100272A1 EP0100272A1 EP83401471A EP83401471A EP0100272A1 EP 0100272 A1 EP0100272 A1 EP 0100272A1 EP 83401471 A EP83401471 A EP 83401471A EP 83401471 A EP83401471 A EP 83401471A EP 0100272 A1 EP0100272 A1 EP 0100272A1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
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- B22D27/02—Use of electric or magnetic effects
Definitions
- the present invention relates generally to a process for manufacturing molded parts, and more particularly relates to a new technique for heat treatment of these parts.
- It also relates to a device for carrying out this process, as well as the molded parts obtained using this process and / or this device.
- the alloy in the molten state, is first cast in the mold. It solidifies there, then gradually cools there to room temperature; after which we proceed to the demolding or unhooking operation.
- the molded part generally having to undergo a heat treatment, it is consequently advisable to reheat it at a temperature higher than room temperature to make it undergo an appropriate thermal cycle and which is a function of the alloy considered and the qualities of the part molded that we want to obtain, it being understood that the temperature range of the heat treatment adopted will always be between ambient temperature and the solidus temperature of the alloy considered.
- the present invention aims to remedy all the above drawbacks as well as others by proposing a new method and device for manufacturing molded parts, from a liquid called to solidify, such as for example what an alloy. conch, which method and device allow in particular to achieve considerable energy and manufacturing time savings, and to give the molded part all the desired qualities.
- the subject of the invention is essentially a method of manufacturing molded parts, and of the type consisting in using a molten material, such as for example a metal alloy, which is poured into the molding space of a mold where said material will form, after cooling, the molded part, characterized in that one interrupts or slows down the process of cooling at least part of the material in the mold by supplying heat energy to the solidified material, after the end of solidification of the molten material, so as to keep said material already solidified at the temperature of the start of heat treatment and thus to be able to subject it, subsequently, in the mold to heat treatment or controlled cooling, before said material is finally unmolded.
- a molten material such as for example a metal alloy
- the material being at high temperature at the end of solidification it takes advantage of the existence of this high temperature which is maintained and which marks the start of a heat treatment or cooling cycle at any time. controlled, material.
- the controlled heat treatment of the material or alloy which has just solidified constitutes in a way a treatment integrated into the natural cooling process of this material.
- the above-mentioned temperature maintenance of at least part of the material or of the alloy already solidified as well as its controlled heat treatment are carried out by induction heating and / or by electrical heating resistance .
- the counterweight is subjected to induction heating at the top of the mold, before the material in the mold is solidified.
- the weight will advantageously be avoided from constituting a cold spot, and a weight saving will also be achieved on said weight.
- the invention also relates to a device for implementing the method meeting the above-mentioned characteristics, this device comprising a mold of any type capable of receiving a molten material, such as for example a metal alloy, and to which mold is associated with at least one means of induction heating and / or at least one electric heating resistance, characterized in that said means and / or said resistance is arranged inside said mold.
- This device is further characterized by a cooling fluid circuit arranged inside the mold.
- this device is characterized in that the abovementioned induction heating means and / or the electrical resistance are arranged inside the mold, over the entire height of the mold or over only part of this height to affect such and such a part, for example hollow or projecting, of the molding space.
- an induction heating means is provided around the neck of the counterweight at the upper part of the mold.
- This device is further characterized in that the electric heating resistance consists of conductive particles of current distributed uniformly or not in the mass of said mold according to a density capable of allowing the passage of a current supplied by a connected electric power source. said mold.
- the invention also relates to the molded parts obtained using the method and / or the device corresponding to any of the above-mentioned characteristics.
- FIGS. 1 to 3 show three temperature curves (T ° C) as a function of time (t) (the temperature and time scales being the same for the three curves), and in which: Figure 1 illustrates the cooling of an example of steel being solidified in a mold; FIG. 2 illustrates the heat treatment applied to this same steel, after the cooling illustrated in FIG. 1; and FIG. 3 illustrates the controlled heat treatment carried out according to the principles of the invention, this treatment being applied to the same steel as that of FIGS. 1 and 2 which illustrate the prior art.
- Laftgure 4 is a schematic view of a mold equipped with means allowing the implementation of the method according to the invention.
- Figures 5 and 6 are also schematic views illustrating two embodiments of the device according to the invention.
- FIG. 7 is a schematic view of a mold with a particular electric heating resistance.
- a molten alloy is poured into a mold which is then found at a temperature above about 1500 ° C. Then, by cooling in this mold, the alloy solidifies, that is to say gradually passes from the liquid state to the solid state, as shown respectively in A to B in the figure 1. Finally, the molded and solidified alloy completes its cooling down to room temperature, as shown by the portion of curve C, the latter having, for the alloy considered, a bearing D which, in the case of the alloy considered, corresponds to a short-term heat release resulting from a transformation within this alloy.
- the cast steel part When the cast steel part is almost completely cooled, it is then subjected to the heat treatment according to the curve in FIG. 2 which again represents only one example of the thermal cycle for the alloy considered.
- the material is reheated as shown by the portion of curve E, to a temperature of 1100 ° C. Then the part is kept at this temperature for a certain time, as seen in F, before allowing it to cool, as can be seen in G.
- the level H corresponds to a much shorter holding time (t 1 ) compared to the level F (t 2 ) with the previously known method.
- the alloy is already at temperature when a controlled cooling law is applied to it and that, consequently, the aforementioned holding time is minimized.
- the process of the invention makes it possible not only to avoid the loss of heat energy from the alloy being cooled in the mold (FIG. 1) and to avoid a considerable supply of energy for the reheating treatment. (Figure 2), but it also makes it possible to treat the phases of the alloy (solid solutions, precipitates, etc.) from the start.
- the heat treatment according to the invention can be implemented with ease, whether it is simple or complex, that is to say if it comprises one or more thermal cycles and / or comprises one or more operations related to this cu these cycles.
- the new way of operating according to the invention can also be applied to the material before a possible hot unhooking operation itself preceding, if necessary, other operations.
- a device essentially comprises a mold 1 with, at its upper part, a counterweight 2, this mold comprising a space for molding 3 around which is arranged, according to a helical winding, an induction heating system 4 connected to a suitable supply 5.
- a chute and a mold supply duct which duct communicates with the molding space 3.
- the inductor 4 it will be possible to provide the sufficient amount of heat energy at the end of solidification of the material, as explained previously, so as to be able to stabilize the temperature of this material when it is desired. and to be able to modulate the subsequent cooling.
- the passage time and the frequencies of the current applied to the inductor 4 can be chosen at will and will depend on the metal part or the part of this part which is to be treated.
- the inductor 4 will preferably be constituted by a tubular element, as can be seen in FIG. 4, inside which a cooling fluid can circulate as shown by the arrows F in said figure.
- a cooling fluid can circulate as shown by the arrows F in said figure.
- an electric heating resistor (not shown) and suitably arranged in the mold so as to be able to heat the molded part or such and such a part of it.
- the inductor 4 and / or the electric heating resistance can be arranged over the entire height and the entire periphery of the molding space 3, as seen in lafigurs4, or over the entire height of this space and only over part of its periphery, as seen in FIG. 5, or again over a small part of the height of the molding space, for example in a cavity 8 formed in this space, as can be seen in FIG. 6.
- an inductor has been provided 4a in the cavity 8, and another inductor 4b which surrounds the upper part of the molding space 3.
- the nature and the constitution of the mold 1 can be any, without departing from the scope of the invention.
- the mold 1 can be a non-metallic mold, for example a sand mold as shown in FIG. 4, or even a metallic mold in which the inductor will be fixed or fitted, by any suitable means. 4 and / or the electric heating resistance.
- the use of induction heating at the neck of the counterweight will make it possible to maintain this part in the liquid state according to a temperature determined according to the alloy considered, and it will thus be possible to modulate the cooling of the neck of the flyweight, including solid state cooling.
- the heating of the counterweight 2 by the inductor 9 will advantageously make it possible to significantly reduce the volume of said counterweight situated above the neck.
- the inductor 9 may be arranged above the mold 1, as seen in Figure 4, but it could very well, without departing from the scope of the invention, be arranged in the mold around the part 2a of the neck (see figure 4). It will be added here that inductors can be provided at other parts of the device, such as for example on the trough 6 and / or the supply duct 7.
- FIG. 7 a mold 1 has been shown containing around the molding cavity 3, current-conducting particles 10 embedded in the mass of said mold and allowing the transfer of heat energy to the molding cavity 3 to heat it appropriately and function of the particle distribution.
- a thermal gradient control can be obtained by the distribution, the particle size and the density of the particles embedded in the mold 1.
- particles 10 are distributed uniformly or not in the mass of the mold which may consist of sand or any other suitable material. As seen in Figure 7, the particles 10 can be more or less dispersed or agglomerated together in a more or less compact form, and this so as to allow the passage of a current which is supplied for example by means of electrodes 11 secured to an insulating wall 12 surrounding the mold 1, said electrodes being connected to a power source not shown.
- the more or less dispersed or agglomerated conductive particles 10 constitute as many points or zones of transfer of electric energy making it possible to control the heating of the molding cavity 3, this heating obviously being a function of the particle size and of the density. distribution.
- the particles 10 may be particles based on suitable metals or alloys, or alternatively particles of oxides, such as for example metal oxides, or particles of metallic silicates. It is also possible to use particles either sintered or composite.
- a binder can be added to the mass of the mold 1 to maintain the structure of particles in said mass, this binder can be mineral or organic.
- the method and the device of the invention can be applied to all moldable materials and in particular to all heat treatments of cast metal alloys, resulting in a structural evolution of these alloys, therefore in general an appearance new features. And, by structural evolution, one must understand any evolution of the metallographic structure having called upon either a so-called “diffusional” mechanism, either to a mechanism called “shear”, or to the association of these two mechanisms.
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Abstract
Description
- La présente invention se rapporte d'une manière générale à un procédé de fabrication de pièces moulées, et concerne plus particulièrement une nouvelle technique de traitement thermique de ces pièces.
- Elle vise également un dispositif pour l'exécution de ce procédé, ainsi que les pièces moulées obtenues à l'aide de ce procédé et/ou de ce dispositif.
- Il est connu depuis très longtemps de fabriquer des pièces moulées métalliques ou autres, en introduisant un matériau fondu dans un moule approprié où ledit matériau formera, après refroidissement, la pièce moulée que l'on désire. Plus précisément, dans le cas où l'on utilise un alliage métallique, la fabrication des pièces moulées à partir de cet alliage s'effectue jusqu'à présent en deux temps, généralement.
- L'alliage, à l'état fondu, est tout d'abord coulé dans le moule. Il s'y solidifie, puis s'y refroidit progressivement jusqu'à la température ambiante ; ce après quoi on procède à l'opération de démoulage ou décochage.
- Ensuite, la pièce moulée devant généralement subir un traitement thermique, il convient par conséquent de la réchauffer à une température supérieure à la température ambiante pour lui faire subir un cycle thermique approprié et qui est fonction de l'alliage considéré et des qualités de la pièce moulée que l'on veut obtenir,étant bien entendu que l'intervalle de températures du traitement thermique adopté sera toujours compris entre la température ambiante et la température de solidus de l'alliage considéré.
- Cependant, un tel processus en deux temps, de fabrication d'une pièce moulée à partir d'un alliage métallique présente de nombreux inconvénients. En effet, l'étape de refroidissement de l'alliage dans le moule n'est pratiquement jamais contrôlée ou programmée. C'est dire que le refroidissement s'effectue naturellement et d'une façon plus ou moins aléatoire, car il est en fait toujours lié à l'inertie thermique du moule, de sorte que, au total, les pièces ainsi moulées par un tel refroidissement aléatoire, peuvent déjà présenter des défauts de structure ou autres.
- En outre, la phase de traitement thermique ou de réchauffage de la pièce pour la soumettre à un cycle thermique choisi constitue une opération supplémentaire qui présente ce nombreux inconvénients dont certains seront énumérés ci-après :
- La pièce moulée doit être, après refroidissement, extraite du moule puis traitée par un appareillage séparé pour la soumettre au cycle thermique en question, ce qui, comme on le comprend, exige une manutention particulière et un temps de main d'oeuvre coûteux.
- En outre le traitement thermique consistant à réchauffer la pièce moulée et refroidie exige bien sûr un apport d'énergie calorifique considérable puisqu'il convient de porter la pièce à la température de début de cycle thermique, c'est-à-dire à une température très élevée qui, sans nécessair.ement l'atteindre, se rapproche de la température que l'on avait en fin de solidification dans le moule. Il en résulte que l'on est loin de satisfaire aux exigences d'économie d'énergie que l'on recherche à l'heure actuelle.
- Au surplus, la montée en température de l'alliage ainsi que le cycle thermique en général nécessitent un temps relativement long de sorte que non seulement l'énergie calorifique à fournir doit être importante, mais que la pièce finie demeure coûteuse.
- Par ailleurs, on connaît déjà des procédés de fabrication de blocs d'acier, comme décrit par exemple dans le brevet allemand n° 764 264, et qui consistent à appliquer un flux thermique, sur 1' acier à l'état liquide dans le moule, c'est-à-dire bien avant la solidification dans ledit moule. Ces procédés provoquent un mouvement de bain d'acier pour l'homogénéiser et en éliminer les impuretés, ce qui n'a rien à voir avec le traitement thermique qui doit être effectué sur la pièce moulée comme expliqué précédemment.
- La présente invention a pour but de remédier à tous les inconvénients ci-dessus ainsi qu'à d'autres en proposant un nouveau procédé et dispositif de fabrication de pièces moulées, à partir d'un liquide appelé à se solidifier, tel que par exemple un alliage quel. conque, lequel procédé et dispositif permettent notamment de réaliser des économies d'énergie et de temps de fabrication considérables, et de conférer à la pièce moulée toutes les qualités recherchées.
- A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un procédé de fabrication de pièces moulées, et du type consistant à utiliser un matériau fondu, tel que par exemple un alliage métallique, que l'on coule dans l'espace de moulage d'un moule où ledit matériau formera, après refroidissement , la pièce moulée, caractérisé en ce qu'on interrompt ou ralentit le processus de refroidissement d'au moins une partie du matériau dans le moule par apport d'énergie calorifique au matériau solidifé, après la fin de la solidification du matériau fondu, de façon à maitenir ledit matériau déjà solidifié en température de début de traitement thermique et à pouvoir ainsi lui faire subir, par la suite, dans le moule un traitement thermique ou un refroidissement contrôlé, avant que ledit matériau ne soit finalement démoulé.
- On comprend donc déjà que le matériau se trouvant à haute température en fin de solidification, on tire avantage de l'existence de cette haute température que l'onmaintient et qui marque le début d'un cycle de traitement thermique ou de refroidissement à tout moment contrôlé, du matériau. Ainsi, on évite avantageusement toute perte inutile de l'énergie calorifique du matériau lorsqu'il se refroidit, et on supprime tout apport d'énergie important au matériau ou à l'alliage pour le traiter après qu'il ait été refroidi et démoulé. En bref, le traitement thermique contrôlé du matériau ou de l'alliage qui vient de se solidifier constitue en quelque sorte un traitement intégré au processus de refroidissement naturel de ce matériau.
- Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, le maintien en température précité d'au moins une partie du matériau ou de l'alliage déjà solidifié ainsi que son traitement thermique contrôlé sont effectués par chauffage par induction et/ou par résistance électrique chauffante.
- On peut donc ainsi moduler la température du matériau déjà solidité à la température désirée et lui imposer une loi de refroidissement choisie.
- On notera encore ici que, lors du traitement thermique précité, on peut procéder à un refroidissement accéléré d'au moins une partie du matériau déjà solidifié et qui, dans le cas où on utilise un moyen de chauffage par induction, peut être réalisé par passage temporaire d'un fluide de refroidissement dans ce moyen.
- Un tel refroidissement permettra, si le matériau l'exige, d'extraire de ce matériau déjà solidifié dans le moule, un flux calorifique qui sera supérieur à l'évacuation calorifique naturelle effectuée par le moule. Ainsi, on comprend qu'on pourra facilement faire varier à volonté et dans des limites importantes la loi de refroidissement que l'on désire imposer à l'alliage ou au matériau.
- Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, on soumet à un chauffage par induction la masselotte à la partie supérieure du moule, avant que le matériau dans le moule ne soit solidifié.
- Ainsi, on évitera avantageusement à la masselotte de constituer un point froid, et on réalisera également une économie de poids sur ladite masselotte.
- L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé répondant aux caractéristiques sus-mentionnées, ce dispositif comprenant un moule d'un type quelconque susceptible de recevoir un matériau fondu, tel que par exemple un alliage métallique, et auquel moule est associé au moins un moyen de chauffage par induction et/ou au moins une résistance électrique chauffante, caractérisé en ce que ledit moyen et/ou ladite résistance est agencée à l'intérieur dudit moule.
- Ce dispositif est encore caractérisé par un circuit de fluide de refroidissement disposé à l'intérieur du moule.
- On ajoutera encore ici que ce dispositif est caractérisé en ce que le moyen de chauffage par induction et/ou la résistance électrique précités sont agencés à l'intérieur du moule, sur toute la hauteur du moule ou sur seulement une partie de cette hauteur pour affecter telle ou telle partie, par exemple en creux ou en saillie, de l'espace de moulage.
- Suivant encore une autre caractéristique de ce dispositif, on prévoit autour du col de la masselotte à la partie supérieure du@moule un moyen de chauffage par induction.
- Ce dispositif est encore caractérisé en ce que la résistance électrique chauffante est constituée par des particules conductrices de courant réparties uniformément ou non dans la masse dudit moule suivant une densité apte à permettre le passage d'un courant fourni par une source d'alimentation électrique reliée audit moule.
- Bien entendu, l'invention vise aussi les pièces moulées obtenues à l'aide du procédé et/ou du dispositif répondant à l'une quelconque des caractéristiques sus-énoncées.
- Mais, d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels :
- Les figures 1 à 3 montrent trois courbes de température (T°C) en fonction du temps (t) (les échelles de température et de temps étant les mêmes pour les trois courbes), et dans lesquelles : la figure 1 illustre la courbe de refroidissement d'un exemple d'acier en cours de solidification dans un moule ; la figure 2 illustre le traitement thermique appliqué à ce même acier, postérieurement au refroidissement illustré par la figure 1 ; et la figure 3 illustre le traitement thermique contrôlé et réalisé suivant les principes de l'invention, ce traitement étant appliqué au même acier que celui des figures 1 et 2 qui illustrent l'art antérieur.
- Laftgure 4 est une vue schématique d'un moule équipé de moyens permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
- Les figures 5 et 6 sont également des vues schématiques illustrant deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention.
- La figure 7 est une vue schématique d'un moule à résistance électrique chauffante particulière.
- Dans un but de meilleure compréhension, on commentera tout d'abord les courbes des figures 1 et 2 illustrant respectivement la solidification par refroidissement d'un acier moulé, et le traitement thermique que l'on fait subir à cet acier particulier, étant entendu qu'il s'agit là d'un exemple non limitatif.
- Comme cela est connu, on coule dans un moule un alliage fondu qui se trouve alors à une température supérieure à environ 1500°C. Puis, par refroidissement dans ce moule, l'alliage se solidifie, c'est-à-dire passe progressivement de l'état liquide à l'état solide, comme on l'a montré respectivement en A jusqu'à B sur la figure 1. Enfin, l'alliage moulé et solidifié achève son refroidissement jusqu'à la température ambiante, comme le montre la portion de courbe C, cette dernière présentant, pour l'alliage considéré, un palier D qui, dans le cas de l'alliage considéré, correspond à un dégagement calorifique de courte durée résultant d'une transformation au sein de cet alliage.
- Lorsque la pièce d'acier moulée est pratiquement complètement refroidie, on lui fait alors subir le traitement thermique selon la courbe de la figure 2 qui ne représente, encore une fois, qu'un exemple de cycle thermique pour l'alliage considéré. Suivant cet exemple, le matériau est rechauffé comme le montre la portion de courbe E, jusqu'à une température de 1100°C. Puis on maintient la pièce à cette température pendant un certain temps, comme on le voit en F, avant de la laisser se refroidir, comme cela est visible en G.
- Si l'on applique les principes de l'invention à l'alliage traité suivant les figures 1 et 2, on obtient alors la courbe de la figure 3 que l'on commentera comme suit. En fin de solidification, comme on l'a montré en B, c'est-à-dire à une température voisine de 1300°C, on fournit, par des moyens qui seront décrits ultérieurement, un apport d'énergie calorifique à l'alliage dans le moule, ce qui maintient l'alliage en température de début de traitement thermique de façon à pouvoir lui faire subit, par la suite, dans le moule un refroidissement contrôlé. En d'autres termes, on contrôlera la loi de refroidissement de l'alliage dans le moule, c'est-à-dire qu'on pourra par exemple, comme précédemment, maintenir l'alliage à la température de 1100°C et le laisser continuer son refroidissement par la suite. Mais on voit ici que la palier H correspond à un temps (t1) de maintien beaucoup plus faible comparativement au palier F (t2) avec le procédé , antérieurement connu. Cela provient du fait que, selon l'invention, l'alliage se trouve déjà en température lorsqu'on lui applique une loi de refroidissement contrôlée et que, par conséquent on minimise le temps de maintien précité. Ainsi, le procédé de l'invention permet non seulement d'éviter la perte d'énergie calorifique de l'alliage en cours de refroidissement dans le moule (figure 1) et d'éviter un apport d'énergie considérable pour le traitement de réchauffage (figure 2), mais il permet aussi de traiter les phases de l'alliage (solutions solides, précipités, etc...) dès l'origine. Par contre, selon le cycle thermique classique en deux temps (figures 1 et 2) il fallait recréer les phases ou bien les remettre en équilibre à haute tempéréure, ce qui exigeait en définitive un temps beaucoup plus long, une énergie calorifique importante, et pouvait être préjudiciable à la qualité du matériau, c'est-à-dire de la pièce moulée.
- On ajoutera ici que le traitement thermique selon l'invention peut être mis en oeuvre avec facilité, qu'il soit simple ou complexe, c'est-à-dire s'il comprend un ou plusieurs cycles thermiques et/ou comporte une ou plusieurs opérations en relation avec ce cu ces cycles.
- Par ailleurs, la nouvelle façon d'opérer selon l'invention peut également être appliquée au matériau avant une opération éventuelle de décochage à chaud précédant elle-même, le cas échéant, d'autres opérations.
- On décrira maitenant les moyens utilisés, selon la présente invention, pour la mise en oeuvre du procédé illustré par la figure 3.
- Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant plus particulièrement à la figure 4, on voit qu'un dispositif conforme à l'invention comprend essentiellement un moule 1 avec, à sa partie supérieure, une masselotte 2, ce moule comprenant un espace de moulage 3 autour duquel est agencé, suivant un enroulement hélicoïdal, un système de chauffage par induction 4 relié à une alimentation appropriée 5. On a montré en 6 et en 7 une goulotte et un conduit d'alimentation du moule, lequel conduit communique avec l'espace de moulage 3.
- Ainsi, grâce à l'inducteur 4, on pourra apporter la quantité d'énergie calorifique suffisante en fin de solidification du matériau, comme on l'a expliqué précédemment, de façon à pouvoir stabiliser la température de ce matériau au moment où on le désire et à pouvoir moduler le refroidissement ultérieur. Bien entendu, le temps de passage et les fréquences du courant appliqué à l'inducteur 4 pourront être choisis à volonté et seront fonction de la pièce métallique ou de la partie de cette pièce que l'on veut traiter.
- Il est à noter ici que l'inducteur 4 sera de préférence constitué par un élément tubulaire, comme on le voit bien sur la figure 4, à l'intérieur duquel pourra circuler un fluide de refroidissement comme matérialisé par les flèches F sur ladite figure. Ainsi, on pourra accélérer le refroidissement de la pièce dans l'espace de moulage 3 en imposant à cette pièce une loi de refroidissement telle que le flux calorifique extrait de cette pièce soit supérieur à l'évacuation calorifique naturelle effectuée par le moule. En bref, le dispositif montré sur la figure 4 demeure d'un emploi particulièrement souple en ce qu'il permet de réaliser tous les traitements thermiques possibles,tels que : maintien isotherme, refroidissement lent, refroidissement rapide et trempe étagée, par exemple.
- Il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, et bien que cela ne soit pas représenté, de prévoir un circuit de refroidissement indépendant du moyen 4 de chauffage par induction.
- On peut également utiliser comme moyen de chauffage, à la place de l'inducteur 4 ou en combinaison avec lui, une résistance électrique chauffante (non représentée) et agencée d'une manière appropriée dans le moule de façon à pouvoir chauffer la pièce moulée ou telle ou telle partie de celle-ci.
- Ainsi, l'inducteur 4 et/ou la résistance électrique chauffante peuvent être agencés sur toute la hauteur et l'entière périphérie de l'espace de moulage 3, comme on le voit sur lafigurs4, ou bien sur toute la hauteur de cet espace et seulement sur une partie de sa périphérie, comme on le voit sur la figure 5, ou tien encore sur une petite partie de la hauteur de l'espace de moulage, par exemple dans une cavité 8 formée dans cet espace, comme on le voit sur la figure 6. Sur cette figure, on voit d'ailleurs qu'on a prévu un inducteur 4a dans la cavité 8, et un autre inducteur 4b qui entoure la partie supérieure de l'espace de moulage 3. On peut bien entendu imaginer une infinité de variantes de formes, de nombres et d'emplacements des inducteurs et/ou des résistances chauffantes, cela étant bien entendu fonction de la conformation de l'espace de moulage 3 et également des traitements thermiques que l'on désire faire subir au matériau à tel ou tel endroit à traiter.
- Dans le même ordre d'idées, la nature et la constitution du moule 1 peuvent être quelconques, sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le moule 1 peut être un moule non métallique, par exemple un moule en sable comme représenté sur la figure 4, ou bien encore un moule métallique dans lequel on fixera ou on emboîtera, par tout moyen approprié, l'inducteur 4 et/ou la résistance électrique chauffante.
- Revenant à la figure 4, on a montré en 9 un inducteur qui entoure le col de masselotte 2 à la partie supérieure du moule 1. Ainsi grâce à cette disposition avantageuse, on maintiendra le col de la masselotte à l'état liquide de sorte queledit col ne devienne pas un "point froid" conduisant à une solidification prématurée avant que la solidification ne soit achevée dans le moule, ce qui bien sûr conférerait à la pièce moulée des défauts.
- Egalement, l'utilisation d'un chauffage par induction au niveau du col de la masselotte permettra de maintenir cette partie à l'état liquide suivant une température déterminée en fonction de l'alliage considéré, et on pourra ainsi moduler le refroidissement du col de la masselotte, y compris le refroidissement dans l'état solide. Au surplus, le chauffage de la masselotte 2 par l'inducteur 9 permettra avantageusement de réduire notablement le volume de ladite masselotte situé au-dessus du col.
- L'inducteur 9 pourra être agencé au-dessus du moule 1, comme on le voit sur la figure 4, mais il pourrait très bien, sans sortir du cadre de l'invention, être disposé dans le moule autour de la partie 2a du col (voir figure 4). On ajoutera ici qu'on peut prévoir des inducteurs au niveau d'autres parties du dispositif, tel que par exemple sur la goulotte 6 et/ou le conduit d'alimentation 7.
- Sur la figure 7, on a montré un moule 1 contenant autour de la cavité de moulage 3, des particules 10 conductrices de courant noyées dans la masse dudit moule et permettant le transfert de l'énergie calorifique à la cavité de moulage 3 pour le chauffer d'une manière appropriée etfunction de la répartition des particules. En d'autres termes, un contrôle de gradient thermique peut être obtenu par la répartition, la granulométrie et la densité des particules noyées dans le moule 1.
- Ces particules 10 sont réparties d'une manière uniforme ou non dans la masse du moule qui peut être constituée par du sable ou par tout autre matériau approprié. Comme on le voit sur la figure 7, les particules 10 peuvent être plus ou moins dispersées ou agglomérées entre elles sous une forme plus ou moins compacte, et ce de manière à permettre le passage d'un courant qui est fourni par exemple à l'aide d'électrodes 11 solidaires d'une paroi isolante 12 entourant le moule 1, lesdites électrodes étant raccordées à une source d'alimentation électrique non représentée.
- Ainsi, les particules conductrices 10 plus ou moins dispersées ou agglomérées constituent autant de points ou zones de transfert de l'énergie électrique permettant de contrôler le chauffage dela cavité de moulage 3, ce chauffage étant évidemment fonction de la granulométrie des particules et de la densité de répartition.
- Les particules 10 peuvent être des particules à base de métaux ou d'alliages appropriés, ou bien des particules d'oxydes, tels que par exemple des oxydes métalliques, ou encore des particules de silicates métalliques. On peut également utiliser des particules soit frittées, soit composites.
- Un liant peut être ajouté à la masse du moule 1 pour maintenir l'édifice de particules dans ladite masse, ce liant pouvant être minéral ou organique.
- Enfin, on ajoutera ici que le procédé et le dispositif de l'invention peuvent s'appliquer à tous les matériaux moulables et notamment à tous les traitements thermiques d'alliages métalliques moulés, entraînant une évolution structurale de ces alliages, donc en général une apparition de nouvelles caractéristiques. Et, par évolution structurale, il faut entendre toute évolution de la structure métallographique ayant fait appel soit à un mécanisme dit "diffusionnel", soit à un mécanisme dit "de cisaillement", soit à l'association de ces deux mécanismes.
- On a donc réalisé suivant l'invention, un procédé et un dispositif de fabrication de pièces moulées qui permettent de réaliser des économies d'énergie substantielles, qui permettent de réaliser des pièces moulées rapidement, et qui sont d'une grande souplesse d'emploi, ce qui leur confère des possibilités d'application au traitement de matériaux et d'alliages très divers.
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