EP1099499B1 - Procédé d'alimentation pour le moulage d'une pièce avec insert - Google Patents

Procédé d'alimentation pour le moulage d'une pièce avec insert Download PDF

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EP1099499B1
EP1099499B1 EP00420232A EP00420232A EP1099499B1 EP 1099499 B1 EP1099499 B1 EP 1099499B1 EP 00420232 A EP00420232 A EP 00420232A EP 00420232 A EP00420232 A EP 00420232A EP 1099499 B1 EP1099499 B1 EP 1099499B1
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EP
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insert
support
openings
mold
mould
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EP00420232A
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EP1099499A1 (fr
Inventor
Stéphane Fanti
Michel Meneguz
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Valfond Alliages Legers
Original Assignee
Valfond Alliages Legers
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product

Definitions

  • the present invention relates to the field of foundry in metal molds, for the production of parts, in particular of metals or light alloys, with placement of one or more inserts in the piece, during the molding operation. More particularly, this invention has for object a process for feeding molten metal or alloy, for molding of such a piece with insert.
  • the foundry of light alloys consists of producing pieces of precise dimension, from a metallic material that is first put into fusion, then introduced into a metal mold inside which it is solidifies, taking the shape imposed by the cavity of the mold.
  • the form solid thus obtained is extracted from the mold, and the following operation in the separation of the feeding system ("carrot" molding) from the room.
  • the part obtained then undergoes finishing operations and finishing, before assembly or use.
  • insert 2 can constitute a more or less important obstacle, which must be circumvented by the molten metal or alloy, which thus disrupts the flow of molten material, when filling the mold, the areas where the flow is upset are indicated in 3. This causes defects in part 1, in the areas 4 opposed to the feeding of the mold, indicated in 5. Such defects may not be acceptable, particularly in the case of a coin 1 having a safety function, for example in the automotive field.
  • the present invention therefore aims to reduce or even to eliminate these disadvantages, due to the presence of an insert, and to allow thus obtaining pieces with insert by eliminating the negative effects of the presence of the insert on the flow of the material during the filling of the mold.
  • the subject of the invention is a feeding method for the molding of a part with insert, of the type specified in the introduction, which essentially consists, when filling the mold, of passing the molten material to be molded through the insert and possibly its support through openings in the insert and, where appropriate, in its support, and creating at least one transverse channel to said insert and able to be traveled by a stream of melt to mold.
  • the openings are provided in opposite areas of the insert, so as to create, through the insert, a flow of material between the side of mold feeding and the opposite side to this feed.
  • an insert in the form of a sleeve or a ring two diametrically opposed orifices are formed in this sleeve.
  • the inventive idea is to create an insert of orifices, suitably arranged on the insert and suitably oriented when placing the insert in the mold, these orifices (combined possibly with orifices formed in the support of the insert) allowing the molten metal or alloy to pass through this insert, to come fill the mold area opposite the feed.
  • these orifices combined possibly with orifices formed in the support of the insert
  • the solidified material corresponding to the channel passing through the insert can be eliminated during operations carried out after extraction of the solid piece out of the mold.
  • the orifices formed in the insert, and finally filled by the solidified molding material allow effective mechanical fastening of the insert on the molded part.
  • the feeding method object of the invention, promotes mold filling and contributes to the quality of a piece molded with insert, avoiding areas of defects, whatever the principle of the mold and the feeding side of this mold. So the process according to the invention is compatible with molds and injection molding machines with vertical closure and vertical injection, or with horizontal closure and vertical injection, or with horizontal closure and injection horizontal. This method can be used also in the case of a molding by gravity (without pressure).
  • the conformation and the number of the channels, created by the orifices of the insert and possibly of its support, can be adapted in depending on the part to be molded, as well as desired material flows.
  • the part 1 to be produced comprising an insert 2 in the form of a sleeve or Ring.
  • the insert 2 is positioned on a support 7, formed by raised portions of the fixed mold portion 6a and the mobile mold part 6b (see Figure 3).
  • the insert 2 in the form of a sleeve, shown alone in FIG. 4, is feasible in a separate metal, and here it comprises two orifices 8 and 9 of oblong shape, arranged in diametrically opposed positions.
  • the insert 2 is positioned in the mold 6, on its support 7, such that one of the orifices 8 is opposite the feed 5 of the mold 6.
  • the other orifice 9 of the insert 2 is then placed facing the zone 4 opposite to the power supply 5.
  • the support 7 of the insert 2 has a diametrical orifice 10, constituted by two grooves complementary parts, respectively, in the mold parts 6a and 6b (see Figure 3).
  • the three orifices 8, 9 and 10, aligned, define a transverse channel 11 to the insert 2, more particularly a diametrical channel, which passes through this insert 2 from one side to the other.
  • the molten material from feed 5 is subdivided into several streams, more particularly into two lateral flows flowing on either side of the insert 2, and a flow central flowing through the channel 11, so through the insert 2 and its 3.
  • this triple flow and in particular the flow through the channel 11 favor the filling, in matter to be molded, Zone 4 opposite to food 5.
  • the mold 6 is opened by away from its fixed parts 6a and mobile 6b.
  • the portion of matter solidified, corresponding to channel 11, can then be removed leaving in place the material occupying the two orifices 8 and 9 of the insert 2, in order to ensure mechanical attachment of this insert 2 to the remainder from room 1.
  • Figures 5 and 6 illustrate a concrete example of part 1 achievable by the method described above.
  • Piece 1 is here a pivot wheel, for a motor vehicle, made of aluminum and provided with a insert 2 in the form of a sleeve or a ring, made of another metal, located in the region of the central hub of this wheel pivot.
  • Figure 6 illustrates the molding process of such a part 1 with insert 2 which, except for the forms particulars of part 1, is carried out exactly according to the principle previously described, thanks to the two orifices 8 and 9 of the insert 2 and to the formation of the canal 11.
  • Figures 7 and following illustrate some variants of this method, by way of non-limiting examples.
  • the variants concern positions and shapes of the orifices of the insert 2, and of the orifices of the support 7 of the insert 2, these examples showing various possibilities orientation of molten metal streams inside the mold 6.
  • the insert 2 in the form of a sleeve still has two opposite ports 8 and 9, but these are positioned laterally.
  • the support 7 of the insert 2 it comprises two lateral grooves 10a and 10b, in correspondence with the positions of the openings 8 and 9 of the insert 2.
  • the two side flows of molten material can thus be brought closer to the center of the mold 6, and to cross partially insert 2, to fill more directly zone 4 located at the opposite of the power supply 5.
  • the channel 11 has a configuration in "Y” or flared (the orifices 8 and 9 being unequal), ensuring a better distributed distribution of the molten material in zone 4 opposed to food 5.
  • the invention embraces all the embodiments and within the scope of the appended claims, whatever in particular: the nature of the material to be molded, the shape and the material of the insert, the number and distribution of the orifices of the insert, and the resulting configuration of the channel or channels transverse to this insert, the or the channels can be straight, cranked, "Y", cross, etc ...
  • the method of the invention can be implemented by creating a channel only in this insert, without the need to spare one or holes in a support insert.
  • this process is compatible with all principles of molding and casting, in particular under pressure or by gravity (without pressure).
  • the method of the invention can apply to molded parts of all sizes, and all destinations, insofar as these parts include one or more inserts.

Description

La présente invention concerne le domaine de la fonderie en moules métalliques, pour la réalisation de pièces notamment en métaux ou alliages légers, avec mise en place d'un ou plusieurs inserts dans la pièce, lors de l'opération de moulage. Plus particulièrement, cette invention a pour objet un procédé d'alimentation en métal ou alliage fondu, pour le moulage d'une telle pièce avec insert.
La fonderie d'alliages légers consiste à produire des pièces de dimension précise, à partir d'une matière métallique qui est d'abord mise en fusion, puis introduite dans un moule métallique à l'intérieur duquel elle se solidifie, en prenant la forme imposée par la cavité du moule. La forme solide ainsi obtenue est extraite du moule, et l'opération suivante consiste en la séparation du système d'alimentation ("carotte" de moulage) de la pièce. La pièce obtenue subit ensuite des opérations de parachèvement et de finition, avant son montage ou son utilisation.
Lors du remplissage du moule, l'écoulement de la matière à mouler met en jeu des phénomènes hydrauliques et thermiques complexes, et c'est la maítrise technique de ces phénomènes qui permet l'obtention de pièces répondant aux exigences posées en termes de : "santé" de la matière, caractéristiques mécaniques, et demandes spécifiques.
Cependant, lors du remplissage du moule, des obstacles intérieurs tels que broches, noyaux ou inserts sont autant de facteurs qui perturbent l'écoulement du métal ou alliage. En effet, un obstacle situé sur le trajet du métal ou alliage en fusion provoque une division du flux, créant une "zone d'ombre" remplie en retour ; à cet endroit, la pièce pourra présenter des défauts, non compatibles avec les exigences de qualité imposées.
Dans le cas particulier d'une pièce moulée 1 avec insert 2, comme l'illustre la figure 1 du dessin schématique annexé, l'insert 2 peut constituer un obstacle plus ou moins important, qui doit être contourné par le métal ou alliage en fusion, et qui perturbe ainsi le flux de matière fondue, lors du remplissage du moule, les zones où le flux est contrarié étant indiquées en 3. Ceci engendre des défauts de la pièce 1, dans la ou les zones 4 opposées à l'alimentation du moule, indiquée en 5. De tels défauts pourraient ne pas être acceptables, particulièrement dans le cas d'une pièce 1 ayant une fonction de sécurité, par exemple dans le domaine automobile.
La présente invention a donc pour but de diminuer, voire de supprimer ces inconvénients, dus à la présence d'un insert, et de permettre ainsi l'obtention de pièces avec insert en éliminant les effets négatifs de la présence de l'insert sur l'écoulement de la matière lors du remplissage du moule.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'alimentation pour le moulage d'une pièce avec insert, du type spécifié en introduction, qui consiste essentiellement, lors du remplissage du moule, à faire passer la matière fondue à mouler à travers l'insert et éventuellement son support grâce à des orifices ménagés dans l'insert et, le cas échéant, dans son support, et créant au moins un canal transversal audit insert et apte à être parcouru par un flux de matière fondue à mouler.
De préférence, dans le cas d'un insert de forme évidée, les orifices sont ménagées dans des zones opposées de l'insert, de manière à créer, au travers de l'insert, un flux de matière entre le côté de l'alimentation du moule et le côté opposé à cette alimentation. Par exemple, dans le cas d'un insert en forme de manchon ou de bague, deux orifices diamétralement opposés sont ménagés dans ce manchon.
L'idée inventive consiste ainsi à réaliser un insert pourvu d'orifices, convenablement disposés sur l'insert et convenablement orientés lors de la mise en place de l'insert dans le moule, ces orifices (combinés éventuellement avec des orifices ménagés dans le support de l'insert) permettant au métal ou alliage en fusion de traverser cet insert, pour venir remplir la zone du moule opposée à l'alimentation. Bien entendu, si cela est nécessaire, la matière solidifiée correspondant au canal traversant l'insert peut être éliminée, lors des opérations effectuées après extraction de la pièce solide hors du moule.
Grâce au procédé objet de l'invention, le remplissage du moule peut être optimisé dans le cas d'une pièce avec insert, avec obtention des effets avantageux suivants :
  • Le flux de matière fondue circule, de la manière la plus directe possible, vers la zone du moule opposée à l'alimentation.
  • La solidification de cette matière est, elle aussi, dirigée.
  • Le ou les canaux créés dans l'insert et/ou dans son support assurent une transmission éventuelle de la pression initiale en tout point de la cavité du moule, correspondant à la pièce à mouler.
De plus, en tant que conséquence directe du procédé selon l'invention, les orifices ménagés dans l'insert, et finalement remplis par la matière à mouler solidifiée, permettent un accrochage mécanique efficace de l'insert sur la pièce moulée.
On notera que le procédé d'alimentation, objet de l'invention, favorise le remplissage du moule et contribue à la qualité d'une pièce moulée avec insert, en évitant les zones de défauts, quel que soit le principe du moule et le côté de l'alimentation de ce moule. Ainsi, le procédé selon l'invention est compatible avec des moules et presses à injecter avec fermeture verticale et injection verticale, ou avec fermeture horizontale et injection verticale, ou encore avec fermeture horizontale et injection horizontale. Ce procédé peut être utilisé aussi dans le cas d'un moulage par gravité (sans pression).
La conformation et le nombre des canaux, créés par les orifices de l'insert et éventuellement de son support, peuvent être adaptés en fonction de la pièce à mouler, ainsi que des flux de matière souhaités.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant un mode de mise en oeuvre de ce procédé d'alimentation pour le moulage d'une pièce avec insert, ainsi que des applications et variantes de ce procédé :
  • Figure 1 (déjà mentionnée plus haut) illustre, sous forme de schéma de principe, le procédé de moulage traditionnel d'une pièce avec insert ;
  • Figure 2 est un schéma de principe similaire à figure 1, mais relatif au procédé objet de la présente invention ;
  • Figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de figure 2 ;
  • Figure 4 est une vue en perspective de l'insert, tel qu'utilisé pour la mise en oeuvre du procédé illustré aux figures 2 et 3 ;
  • Figure 5 est une vue en perspective d'un exemple concret de pièce avec insert, moulée par le procédé objet de l'invention ;
  • Figure 6 illustre le procédé de moulage de la pièce de figure 5 ;
  • Figure 7 est un schéma de principe, similaire à figure 2, illustrant une variante du procédé selon l'invention ;
  • Figure 8 est une vue en coupe suivant VIII-VIII de figure 7 ;
  • Figure 9 est un schéma de principe, illustrant une autre variante de ce procédé ;
  • Figure 10 est un schéma de principe, illustrant encore une autre variante.
    • En se référant tout d'abord aux figures 2 et 4, on considère le moulage d'une pièce 1 en métal ou alliage léger, par exemple en aluminium, la pièce 1 à réaliser comportant un insert 2 en forme de manchon ou de bague. A l'intérieur du moule 6, l'insert 2 est positionné sur un support 7, constitué par des portions en relief de la partie de moule fixe 6a et de la partie de moule mobile 6b (voir figure 3).
    L'insert 2 en forme de manchon, représenté seul sur la figure 4, est réalisable en un métal distinct, et il comporte ici deux orifices 8 et 9 de forme oblongue, ménagés dans des positions diamétralement opposées.
    L'insert 2 est positionné dans le moule 6, sur son support 7, de telle sorte que l'un des orifices 8 se situe face à l'alimentation 5 du moule 6. L'autre orifice 9 de l'insert 2 est alors placé face à la zone 4 opposée à l'alimentation 5.
    Entre les positions prises par les deux orifices 8 et 9, le support 7 de l'insert 2 comporte un orifice diamétral 10, constitué par deux gorges complémentaires ménagées, respectivement, dans les parties de moule 6a et 6b (voir figure 3). Les trois orifices 8, 9 et 10, alignés, définissent un canal 11 transversal à l'insert 2, plus particulièrement un canal diamétral, qui traverse cet insert 2 de part en part.
    Ainsi, lors du remplissage du moule 6, comme indiqué par les diverses flèches de la figure 2, la matière en fusion provenant de l'alimentation 5 se subdivise en plusieurs flux, plus particulièrement en deux flux latéraux qui s'écoulent de part et d'autre de l'insert 2, et un flux central qui s'écoule par le canal 11, donc au travers de l'insert 2 et de son support 3. Comme on le conçoit aisément, ce triple flux et notamment le flux parcourant le canal 11 favorisent le remplissage, en matière à mouler, de la zone 4 opposée à l'alimentation 5.
    Après solidification de cette matière, le moule 6 est ouvert par éloignement de ses parties fixe 6a et mobile 6b. La portion de matière solidifiée, correspondant au canal 11, peut être ensuite éliminée en laissant en place la matière occupant les deux orifices 8 et 9 de l'insert 2, de manière à assurer un accrochage mécanique de cet insert 2 sur le restant de la pièce 1.
    Les figures 5 et 6 illustrent un exemple concret de pièce 1 réalisable par le procédé précédemment décrit. La pièce 1 est ici un pivot de roue, pour véhicule automobile, réalisé en aluminium et pourvu d'un insert 2 en forme de manchon ou de bague, en un autre métal, situé dans la région du moyeu central de ce pivot de roue. La figure 6 illustre le procédé de moulage d'une telle pièce 1 avec insert 2 qui, hormis les formes particulières de la pièce 1, s'effectue exactement selon le principe précédemment décrit, grâce aux deux orifices 8 et 9 de l'insert 2 et à la formation du canal 11.
    Les figures 7 et suivantes illustrent quelques variantes de ce procédé, à titre d'exemples non limitatifs. Les variantes concernent les positions et formes des orifices de l'insert 2, et du ou des orifices du support 7 de l'insert 2, ces exemples montrant diverses possibilités d'orientation des flux de métal en fusion à l'intérieur du moule 6.
    Selon les figures 7 et 8, l'insert 2 en forme de manchon possède encore deux orifices opposés 8 et 9, mais ceux-ci sont positionnés latéralement. Quant au support 7 de l'insert 2, celui-ci comporte deux gorges latérales 10a et 10b, en correspondance avec les positions des orifices 8 et 9 de l'insert 2. Les deux flux latéraux de matière fondue peuvent ainsi être rapprochés du centre du moule 6, et traverser partiellement l'insert 2, pour remplir plus directement la zone 4 située à l'opposé de l'alimentation 5.
    Dans le cas de la figure 9, le canal 11 possède une configuration en "Y" ou évasée (les orifices 8 et 9 étant inégaux), assurant une distribution mieux répartie de la matière en fusion dans la zone 4 opposée à l'alimentation 5.
    Enfin, comme le montre la figure 10, dans une variante découlant de celle des figures 7 et 8, les orifices 8 et 9 de l'insert 2, et les gorges 10a et 10b du support 7 de l'insert 2, possèdent une configuration d'ensemble en "V", de manière à réduire très fortement l'obstacle à l'écoulement de la matière fondue, constitué par l'insert 2 et son support 7.
    D'autres configurations restent possibles, notamment en fonction des formes de la pièce 1 et de l'insert 2.
    L'invention embrasse toutes les variantes de réalisation et d'application, entrant dans le cadre des revendications annexées, quels que soient notamment : la nature de la matière à mouler, la forme et la matière de l'insert, le nombre et la répartition des orifices de l'insert, et la configuration résultante du ou des canaux transversaux à cet insert, le ou les canaux pouvant être droits, coudés, en "Y", en croix, etc... On notera aussi que, dans le cas d'un insert massif (et non évidé), le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre en créant un canal uniquement dans cet insert, sans nécessité de ménager un ou des orifices dans un support d'insert. Par ailleurs, ce procédé est compatible avec tous principes de moulage et coulée, notamment sous pression ou par gravité (sans pression). Enfin, il est bien entendu que le procédé de l'invention peut s'appliquer à des pièces moulées de toutes dimensions, et de toutes destinations, dans la mesure où ces pièces comportent un ou plusieurs inserts.

    Claims (4)

    1. Procédé d'alimentation en métal ou alliage fondu, pour le moulage de pièces notamment en métaux ou alliages légers, avec mise en place d'un ou plusieurs inserts dans la pièce, lors de l'opération de moulage, caractérisé en ce qu 'il consiste, lors du remplissage du moule (6), à faire passer la matière fondue à mouler à travers l'insert (2) et éventuellement son support (7), grâce à ces orifices (8, 9, 10) ménagés dans l'insert (2) et, le cas échéant, dans son support (7), et créant au moins un canal (11) transversal audit insert (2) et apte à être parcouru par un flux de matière fondue à mouler.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un insert (2) de forme évidée, les orifices (8, 9) sont ménagés dans des zones opposées de l'insert (2), de manière à créer, au travers de l'insert (2), un flux de matière entre le côté de l'alimentation (5) du moule (6) et le côté (4) opposé à cette alimentation (5).
    3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'insert (2), en forme de manchon ou de bague, comporte deux orifices (8, 9) ménagés dans des positions diamétralement opposées, cet insert (2) étant positionné dans le moule (6), sur son support (7), de telle sorte que l'un des orifices (8) se situe face à l'alimentation (5) du moule (6), l'autre orifice (9) étant alors placé face à la zone (4) opposée à l'alimentation (5), tandis que le support (7) de l'insert (2) comporte, entre les positions prises par les orifices précités (8, 9), un orifice diamétral (10) définissant, avec les orifices (8, 9) de l'insert (2), le canal (11) transversal à l'insert (2).
    4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice diamétral (10) du support (7) de l'insert (2) résulte de deux gorges complémentaires ménagées, respectivement, dans les parties fixe (6a) et mobile (6b) du moule (6)
    EP00420232A 1999-11-10 2000-11-10 Procédé d'alimentation pour le moulage d'une pièce avec insert Expired - Lifetime EP1099499B1 (fr)

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    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9914397A FR2800655B1 (fr) 1999-11-10 1999-11-10 Procede d'alimentation pour le moulage d'une piece avec insert
    FR9914397 1999-11-10

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    Publication Number Publication Date
    EP1099499A1 EP1099499A1 (fr) 2001-05-16
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    AT (1) ATE243592T1 (fr)
    DE (1) DE60003507T2 (fr)
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    * Cited by examiner, † Cited by third party
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    JP2971495B2 (ja) * 1990-01-25 1999-11-08 旭テック株式会社 アルミニウム合金鋳物製品
    DE19703399A1 (de) * 1997-01-30 1998-08-06 Itt Mfg Enterprises Inc Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseblocks für ein Hydraulikaggregat

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    Publication number Publication date
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