EP0274964B1 - Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques - Google Patents

Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques Download PDF

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EP0274964B1 EP87420309A EP87420309A EP0274964B1 EP 0274964 B1 EP0274964 B1 EP 0274964B1 EP 87420309 A EP87420309 A EP 87420309A EP 87420309 A EP87420309 A EP 87420309A EP 0274964 B1 EP0274964 B1 EP 0274964B1
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metal
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Rio Tinto France SAS
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Aluminium Pechiney SA
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
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    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B22C9/046—Use of patterns which are eliminated by the liquid metal in the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/13—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure

Definitions

  • the present invention relates to a lost foam molding process for metal parts, in particular aluminum and its alloys according to the preamble of claim 1.
  • the invention therefore consists, after filling the mold with the molten metal, that is to say when the model has been completely destroyed by the metal and the vapors emitted have been evacuated, for example by using placing the mold under vacuum, and while the quantity of liquid is still slightly greater than the quantity of solid formed, putting the whole of the mold and the part under increasing isostatic pressure and not applying the chosen pressure directly.
  • pressure is applied before solidification begins, that is, while the metal is still completely in the liquid state.
  • This operation can be carried out using a sealed box in which the mold has been placed, said box being fitted with one or more pipes suitably distributed over its surface and connected to a source of pressurized gas.
  • This box can moreover be used for the evacuation of the combustion vapors of the model by connection with a vacuum pump.
  • the pressure necessary for the invention must preferably be between 0.5 and 1.5 MPa, since, for most parts, outside this range either the pressure is insufficient, or it is superfluous.
  • the pressurization must be carried out as quickly as possible to avoid any development of solidification and preferably the maximum value applied must be reached in less than 15 seconds.
  • the parts obtained are free from pitting and porosity following microretassuring.
  • Cylindrical hollow bodies with an external diameter of 45 mm, a wall thickness of 4 mm, comprising adjacent ribs and bosses of 20 ⁇ 20 ⁇ 80 mm were molded according to the method of the invention, that is to say that applied inside the enclosure containing the mold and just before solidification begins, an isostatic gas pressure steadily increasing from atmospheric pressure to 1 MPa in 10 seconds.

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Description

  • La présente invention est relative à un procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, notamment en aluminium et en ses alliages selon le préambule de la revendication 1.
  • Il est connu de l'homme de l'art, principalement par l'enseignement de l'USP n° 3 157 924, d'utiliser pour le moulage des modèles en mousse de polystyrène plongés dans un moule constitué par du sable sec ne contenant aucun agent de liaison. Dans un tel procédé, le métal à mouler, qui a été préalablement fondu, est amené par l'intermédiaire de canaux traversant le sable au contact du modèle et se substitue progressivement à ce dernier en le brûlant et en le transformant en vapeurs qui s'échappent entre les grains de sable. Cette technique s'est avérée séduisante à l'échelle industrielle, parce qu'elle évite la fabrication préalable, par compactage et agglomération de matériaux réfractaires pulvérulents, de moules rigides associés de façon plus ou moins compliquée à des noyaux par l'intermédiaire de canaux, et qu'elle permet une récupération facile des pièces moulées ainsi qu'un recyclage aisé des matériaux de moulage.
  • Cependant, cette technique est handicapée par deux facteurs:
    • - la relative lenteur de la solidification qui favorise la formation de piqûres de gazage
    • - la relative faiblesse des gradients thermiques qui peut causer une microretassure si le tracé de la pièce en rend le masselottage difficile.
  • Il est connu par le document FR-A 887 120 d'appliquer une pression sur un moule pour accélérer la solidification des pièces.
  • Toutefois, il s'agit de moules classiques à parois rigides ayant une résistance mécanique suffisante pour supporter ladite pression. Dans le cas de l'invention, lorsqu'on applique la pression de gaz sur le moule rempli de métal fondu, les grains de sable provoquent une perte de charge plus importante que le métal, de sorte qu'il en résulte un des équilibre transitoire de pression qui occasionne une poussée du métal à travers lesdits grains et une déformation de la pièce, phénomène qu'on désigne sous le nom d "abreuvage ".
  • C'est dans le but d'éviter cet inconvénient que la demanderesse a mis au point un procédé de moulage à mousse perdue, caractérisé en ce qu'après avoir rempli le moule avec le métal fondu et avant que la fraction solidifiée de métal dépasse 40% en poids, on applique sur le métal une pression gazeuse isostatique qui croît dans le temps jusqu'à une valeur choisie.
  • L'invention consiste donc, après avoir rempli le moule avec le métal fondu, c'est-à-dire quand le modèle a été détruit complétement par le métal et que les vapeurs émises ont été évacuées, en s'aidant par exemple d'une mise sous dépression du moule, et alors que la quantité de liquide est encore légèrement supérieure à la quantité de solide formé, à mettre l'ensemble du moule et de la pièce sous une pression isostatique croissante et non à appliquer directement la pression choisie. Cependant, de préférence, la pression est appliquée avant que la solidification s'amorce, c'est-à-dire alors que le métal est encore complètement à l'état liquide. Cette opération peut être réalisée à l'aide d'un caisson étanche dans lequel a été placé le moule, ledit caisson étant équipé d'une ou plusieurs tubulures réparties convenablement sur sa surface et reliée à une source de gaz sous pression. Ce caisson peut d'ailleurs servir à l'évacuation des vapeurs de combustion du modèle par mise en liaison avec une pompe à vide.
  • La pression nécessaire à l'invention doit être de préférence comprise entre 0, 5 et 1, 5 MPa, car, pour la plupart des pièces, à l'extérieur de cette fourchette soit la pression est insuffisante, soit elle est superflue. La mise sous pression doit être effectuée le plus rapidement possible pour éviter tout développement de la solidification et de préférence la valeur maximum appliquée doit être atteinte en moins de 15 secondes.
  • Dans ces conditions, les pièces obtenues sont exemptes de piqûres et de porosité consécutives à une microretassure.
  • Il en résulte une augmentation de la compacité qui se traduit par une amélioration des caractéristiques mécaniques, notamment au niveau de la résistance.
  • L'invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple d'application suivant:
  • Des corps creux cylindriques de diamètre extérieur 45 mm, d'épaisseur de paroi 4 mm, comportant des nervures adjacentes et des bossages de 20x20x80 mm ont été moulés suivant le procédé de l'invention, c'est-à-dire qu'on a appliqué à l'intérieur de l'enceinte contenant le moule et juste avant que la solidification s'amorce, une pression de gaz isostatique croissant régulièrement de la pression atmosphérique à 1 MPa en 10 secondes.
  • Ces corps ont été réalisés à partir de deux types d'alliages à hautes caractéristiques mécaniques:
    • - l'A-S7G03 de composition en poids % Fe0,20; Si6,5-7,5; Cu0,10; Zn0,10; Mg0,25-0,40; Mn0,10; Ni0,05; Pb0,05; Sn0,05; TiO,05-0,20,alliage modifié au sodium;
    • - LA-U5GT de composition: Fe0,35; Si0,20; Cu4,20-5,00; Zn0,10; Mg0,15-0,35; Mn0,10; Ni0,05; Pb0,05; SnO,05;TiO,05-0,30.
  • Les essais mécaniques effectués sur lesdits corps après des traitements thermiques normalisés Y23 pour l'A-S7G03 et Y24 pour l'A-U5GT ont permis de mesurer les caractéristiques suivantes:
    • - Dans l'A-S7G03, l'indice de qualité Q en MPa qui correspond à la formule Q = R + 150 log A où R est la résistance en MPa et A l'allongement en % et ce, à la fois sur les zones épaisses et minces des pièces.
    • - Dans l'AU5GT, les limites élastiques LE en MPa, la résistance R en MPa et l'allongement A en % et ce, également à la fois sur les zones épaisses et minces.
  • Les résultats figurent dans le tableau suivant :
    Figure imgb0001
  • On constate donc une amélioration des caractéristiques mécaniques résultant directement de l'augmentation de la compacité.

Claims (4)

1. Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques, notamment en aluminium et en ses alliages, dans lequel on plonge un modèle du produit à obtenir fait d'une mousse en matière organique dans un moule constitué par un bain de sable sec ne contenant aucun agent de liaison, caractérisé en ce qu'après avoir rempli le moule avec le métal fondu et avant que la fraction solidifiée de métal dépasse 40% en poids, on applique sur le moule une pression gazeuse isostatique qui croît dans le temps jusqu'à une valeur choisie.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique la pression gazeuse avant que la solidification s'amorce.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression choisie est comprise entre 0,5 et 1,5 MPa.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on atteint le pression choisie en moins de 15 secondes.
EP87420309A 1986-11-17 1987-11-16 Procédé de moulage à mousse perdue de pièces métalliques Expired - Lifetime EP0274964B1 (fr)

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