EP1502676A1 - Potassium borate foundry core with dissolution cavity - Google Patents
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- B22D29/001—Removing cores
- B22D29/002—Removing cores by leaching, washing or dissolving
Definitions
- the invention relates to a core for the production of foundry hollow forms, a mold and a method for realization of such a core.
- the invention relates more particularly to a core for the creation of hollow shapes by casting, obtained by molding a casting of molten mineral salts in a mold.
- Document 2.819.205 describes and represents such a core containing inorganic salts such as metaborate or potassium monoborate, potassium diborate, triborate of potassium, potassium tetraborate, or potassium pentaborate.
- Such a core is compatible with foundry processes under pressure, for the realization of hollow forms of fine geometries, and compatible with all types of alloys used in these processes.
- It can be used in a foundry process under pressure, but it can also be used in a process of foundry with gravity casting, with a view to improving the state of cavities surface and in order to make cavities of more complex geometries, compared to a foundry process with gravity casting using a sand-based core or classic mineral salts.
- any nucleus must be removed from the raw demolding in order to use and / or machine said part.
- This phenomenon is opposed to a rapid dissolution of the kernel, and thereby increases the duration during which the coin coming from foundry is immobilized pending dissolution of his or her nuclei.
- the invention proposes a core of the type described above comprising means intended to promote the penetration of water into the core and therefore, to accelerate its dissolution.
- the invention proposes a core of the type described previously, characterized in that it comprises a cavity interior intended to allow, after use of the core for the making a casting, to a solvent to have access to capillarity in the heart of the nucleus in order to accelerate its dissolution.
- the invention also relates to a method for producing a nucleus of the type previously described, of the type least one molding operation of the core, characterized in that the molding operation is followed by an operation of rapid cooling of the outer surface of the core.
- the invention also relates to a mold for the production a core having cooling means arranged at near the wall of the mold cavity.
- this one has internal heating means.
- FIG. 1 shows a molding operation in cluster of two cores 10 for the realization of a piece of foundry of the type of the piece 12 which has been shown in FIGS. 2 and 3.
- a casting of mineral salts is carried out in melting in a feed funnel 14 of a mold 16.
- the feed funnel communicates at its lower end with an impression 18 of the mold 16.
- At least a part of the mineral salts is chosen by example among potassium borates to obtain a nucleus 10 having high mechanical characteristics.
- the mineral salts are distributed by gravity in the footprint 18 of the mold 16 according to the arrows "F" to form, after cooling, the core 12.
- a casting 12 having a hollow shape 20 is obtained by an operation molding with the core 10 previously obtained.
- the form hollow 20 is complementary to the core 10, and it is necessary to be able to exploit this hollow form 20 to dissolve the core 10 using a solvent, for example water in the case of a core 10 according to the invention comprising salts based on potassium borate.
- the dissolution operation of the core 10 is a long operation which, in the case of a large production series, generates high capital costs in the workshop where is made the dissolution of the nuclei 10.
- the invention proposes a core 10 having a interior cavity 26 intended, after use of the core 10 for the making a casting part 12, to allow a solvent to have access by capillarity to the core of the core 10 in order to accelerate the dissolution in the room 12.
- the solvent enters the cavity 26 as shown in FIG. and propagates from the inside to the outside of the nucleus according to various directions 28 represented by the arrows in FIG.
- the inner cavity 26 is performed during the molding operation of the core 10.
- the cavity 10 could, without limitation, the invention, to be carried out by drilling or by introducing, prior to molding the core, a temperature element higher melting point than potassium borate salts, element that would be removed from core 10 prior to the operation of dissolution of the core 10 to form the cavity 26.
- the cavity 26 consists of an internal shrinkage of the core obtained thanks to a rapid cooling of the surface outer 28 of the core 10 during its molding.
- a method of manufacturing the core 10 comprises at least one molding operation such that previously mentioned with reference to Figure 1, followed by a rapid cooling operation of the outer surface 28 of the core 10.
- the mold 16 has cooling means arranged nearby of the wall of the cavity 18 of the mold 16,
- Such exchangers 34 are distributed according to the entire periphery of the footprint 18, to ensure cooling fast and uniform impression 18.
- the method may comprise a preliminary operation of heating the mold 16 so as to reduce the initial difference temperature between the mineral salts and the mold 16.
- the mold 16 comprises internal means of heating 38, for example one or more resistors 40 housed in the mold 16 and intended (s) to allow its temperature rise in a uniform way.
- the invention thus makes it possible to produce salt cores Potassium borate-based minerals that have the particularity to be quickly dissolvable, which reduces costs and the production times of molded parts 12 with such nuclei.
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
Description
L'invention concerne un noyau pour la réalisation de formes creuses par fonderie, un moule et un procédé pour la réalisation d'un tel noyau.The invention relates to a core for the production of foundry hollow forms, a mold and a method for realization of such a core.
L'invention concerne plus particulièrement un noyau pour la réalisation de formes creuses par fonderie, obtenu par moulage d'une coulée de sels minéraux en fusion dans un moule.The invention relates more particularly to a core for the creation of hollow shapes by casting, obtained by molding a casting of molten mineral salts in a mold.
Le document 2.819.205 décrit et représente un tel noyau comportant des sels minéraux tels que du métaborate ou monoborate de potassium, du diborate de potassium, du triborate de potassium, du tétraborate de potassium, ou encore du pentaborate de potassium.Document 2.819.205 describes and represents such a core containing inorganic salts such as metaborate or potassium monoborate, potassium diborate, triborate of potassium, potassium tetraborate, or potassium pentaborate.
Un tel noyau est compatible avec les procédés de fonderie sous pression, pour la réalisation de formes creuses de géométries fines, et compatible avec tous les types d'alliages légers utilisés dans ces procédés.Such a core is compatible with foundry processes under pressure, for the realization of hollow forms of fine geometries, and compatible with all types of alloys used in these processes.
Il permet notamment de réaliser des pièces comportant des formes creuses de géométries complexes et présentant un bon état de surface, tout en garantissant la propreté des cavités.It makes it possible, in particular, to produce parts comprising hollow shapes of complex geometries and presenting a good surface condition, while ensuring the cleanliness of the cavities.
Il peut être utilisé dans un procédé de fonderie sous pression, mais il peut aussi être utilisé dans un procédé de fonderie avec coulée par gravité, en vue d'améliorer l'état de surface des cavités et en vue de réaliser des cavités de géométries plus complexes, par rapport à un procédé de fonderie avec coulée par gravité utilisant un noyau à base de sable ou de sels minéraux classiques.It can be used in a foundry process under pressure, but it can also be used in a process of foundry with gravity casting, with a view to improving the state of cavities surface and in order to make cavities of more complex geometries, compared to a foundry process with gravity casting using a sand-based core or classic mineral salts.
A l'issue du moulage d'une pièce de fonderie à l'aide d'un tel noyau, un noyau, quel qu'il soit, doit être ôté de la pièce brute de démoulage afin de pouvoir utiliser et/ou usiner ladite pièce.After the casting of a casting with the aid of a such a nucleus, any nucleus, must be removed from the raw demolding in order to use and / or machine said part.
Dans le cas particulier des noyaux du type décrit précédemment qui se dissolvent à l'eau, on a constaté que la dissolution du noyau s'opérait selon un front de dissolution s'étendant d'une extrémité du noyau, par laquelle l'eau est acheminée, à l'extrémité opposée du noyau.In the particular case of the nuclei of the type described previously dissolving with water, it has been found that the dissolution of the nucleus operated according to a front of dissolution extending from one end of the core, through which water is routed to the opposite end of the core.
Ce phénomène s'oppose à une dissolution rapide du noyau, et augmente de ce fait la durée pendant laquelle la pièce venant de fonderie est immobilisée dans l'attente de la dissolution de son ou ses noyaux.This phenomenon is opposed to a rapid dissolution of the kernel, and thereby increases the duration during which the coin coming from foundry is immobilized pending dissolution of his or her nuclei.
Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un noyau du type décrit précédemment comportant des moyens destinés à favoriser la pénétration de l'eau dans le noyau et par conséquent, à accélérer sa dissolution.To remedy this drawback, the invention proposes a core of the type described above comprising means intended to promote the penetration of water into the core and therefore, to accelerate its dissolution.
Dans ce but, l'invention propose un noyau du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité intérieure destinée à permettre, après usage du noyau pour la réalisation d'une pièce de fonderie, à un solvant d'avoir accès par capillarité au coeur du noyau afin d'en accélérer la dissolution.For this purpose, the invention proposes a core of the type described previously, characterized in that it comprises a cavity interior intended to allow, after use of the core for the making a casting, to a solvent to have access to capillarity in the heart of the nucleus in order to accelerate its dissolution.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- la cavité intérieure est réalisée lors de l'opération de moulage dudit noyau,
- la cavité est constituée d'une retassure interne obtenue par un refroidissement rapide de la surface extérieure du noyau.
- the internal cavity is made during the molding operation of said core,
- the cavity consists of an internal shrinkage obtained by rapid cooling of the outer surface of the core.
L'invention concerne aussi un procédé pour la réalisation d'un noyau du type décrit précédemment, du type qui comporte au moins une opération de moulage du noyau, caractérisé en ce que l'opération de moulage est suivie d'une opération de refroidissement rapide de la surface extérieure du noyau.The invention also relates to a method for producing a nucleus of the type previously described, of the type least one molding operation of the core, characterized in that the molding operation is followed by an operation of rapid cooling of the outer surface of the core.
Selon d'autres caractéristiques du procédé :
- au cours de l'opération de refroidissement rapide de la surface extérieure du noyau, on refroidit rapidement la paroi d'une empreinte du moule au contact avec le noyau,
- au cours de l'opération de moulage du noyau, on coule les sels minéraux en fusion par gravité dans le moule,
- le procédé comporte de préférence une opération préliminaire de chauffage du moule préalable à l'opération de moulage, de manière à diminuer la différence initiale de température entre les sels minéraux et le moule,
- during the rapid cooling operation of the outer surface of the core, the wall of an impression of the mold is rapidly cooled in contact with the core,
- during the molding operation of the core, the molten mineral salts are cast by gravity into the mold,
- the process preferably comprises a preliminary operation of heating the mold prior to the molding operation, so as to reduce the initial difference in temperature between the inorganic salts and the mold,
L'invention concerne encore un moule pour la réalisation d'un noyau comportant des moyens de refroidissement agencés à proximité de la paroi de l'empreinte du moule.The invention also relates to a mold for the production a core having cooling means arranged at near the wall of the mold cavity.
Selon une autre caractéristique du moule, celui-ci comporte des moyens internes de chauffage.According to another characteristic of the mold, this one has internal heating means.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale avec arrachement d'un moule et d'un noyau selon l'invention au cours d'une opération de moulage en grappe du noyau conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale représentant la dissolution d'un noyau conventionnel dans une pièce de fonderie ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale représentant la dissolution d'un noyau selon l'invention dans une pièce de fonderie ;
- Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view with tearing of a mold and a core according to the invention during a core molding operation of the core according to the invention;
- Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the dissolution of a conventional core in a casting;
- Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view showing the dissolution of a core according to the invention in a casting;
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.In the following description, reference numerals identical designates identical or functional parts Similar.
On a représenté à la figure 1 une opération de moulage en
grappe de deux noyaux 10 destinés à la réalisation d'une pièce de
fonderie du type de la pièce 12 qui a été représentée aux figures
2 et 3.FIG. 1 shows a molding operation in
cluster of two
Comme l'illustre la figure 1, au cours de l'opération de
moulage du noyau 10, on réalise une coulée de sels minéraux en
fusion dans un entonnoir d'alimentation 14 d'un moule 16.
L'entonnoir d'alimentation communique à son extrémité inférieure
avec une empreinte 18 du moule 16. As shown in Figure 1, during the operation of
casting of the
Au moins une partie des sels minéraux est choisie par
exemple parmi les borates de potassium pour obtenir un noyau 10
présentant des caractéristiques mécaniques élevées.At least a part of the mineral salts is chosen by
example among potassium borates to obtain a
Dans ces conditions, les sels minéraux se répartissent par
gravité dans l'empreinte 18 du moule 16 suivant les flèches "F"
pour constituer, après refroidissement, le noyau 12.Under these conditions, the mineral salts are distributed by
gravity in the
Le résultat obtenu est un noyau 12 analogue à celui qui a
été représenté aux figures 2 et 3.The result obtained is a
Comme l'illustrent les figures 2 et 3, une pièce de fonderie
12 comportant une forme creuse 20 est obtenue par une opération
de moulage avec le noyau 10 précédemment obtenu. La forme
creuse 20 est complémentaire du noyau 10, et il, est nécessaire
pour pouvoir exploiter cette forme creuse 20 de dissoudre le
noyau 10 à l'aide d'un solvant, par exemple de l'eau dans le cas
d'un noyau 10 selon l'invention comportant des sels à base de
borate de potassium.As illustrated in Figures 2 and 3, a
Comme l'illustre la figure 2 qui représente une opération de
dissolution d'un noyau 10 conventionnel, le solvant est introduit
par une ouverture 22 d'extrémité du moule 12. Avec le noyau 10
conventionnel plein qui a été représenté à la figure 2, le solvant
se propage dans le noyau 10 suivant des lignes de front 24
successives, en dissolvant progressivement le noyau 10 de la
droite vers la gauche de la figure 2.As illustrated in Figure 2 which represents an operation of
dissolution of a conventional core, the solvent is introduced
by an end opening 22 of the
De ce fait, l'opération de dissolution du noyau 10 est une
opération longue qui, dans le cas d'une production de grande
série, engendre des coûts d'immobilisation élevés dans l'atelier
où est effectué la dissolution des noyaux 10.As a result, the dissolution operation of the
Comme l'illustre la figure 3, pour remédier à cet
inconvénient, l'invention propose un noyau 10 comportant une
cavité intérieure 26 destinée, après usage du noyau 10 pour la
réalisation d'une pièce 12 de fonderie, à permettre à un solvant
d'avoir accès par capillarité au coeur du noyau 10 afin d'en
accélérer la dissolution dans la pièce 12. As illustrated in Figure 3, to remedy this
disadvantage, the invention proposes a
Ainsi, lors de l'opération de dissolution du noyau 10, le
solvant pénètre dans la cavité 26 comme représenté à la figure 3
et se propage de l'intérieur vers l'extérieur du noyau suivant des
directions 28 variées représentées par les flèches de la figure 3.Thus, during the dissolution operation of the
Conformément à l'invention, la cavité intérieure 26 est
réalisée lors de l'opération de moulage du noyau 10.According to the invention, the
La cavité 10 pourrait, de manière non limitative de
l'invention, être réalisée par perçage ou en introduisant,
préalablement au moulage du noyau, un élément de température
de fusion plus élevée que les sels à base de borate de potassium,
élément qui serait ôté du noyau 10 préalablement à l'opération de
dissolution du noyau 10 pour former la cavité 26.The
Toutefois, dans le mode de réalisation préféré de
l'invention, la cavité 26 est constituée d'une retassure interne du
noyau obtenue grâce à un refroidissement rapide de la surface
extérieure 28 du noyau 10 lors de son moulage.However, in the preferred embodiment of
the invention, the
A cet effet, un procédé de fabrication du noyau 10
comporte au moins une opération de moulage telle que
précédemment évoquée en référence à la figure 1, suivie d'une
opération de refroidissement rapide de la surface extérieure 28 du
noyau 10.For this purpose, a method of manufacturing the
Au cours de cette opération de refroidissement rapide de la
surface extérieure 28 du noyau 10, on refroidit rapidement la
paroi de l'empreinte 18 du moule 16 qui est au contact avec le
noyau 10.During this fast cooling operation of the
A cet effet, comme l'illustre la figure 1, le moule 16
comporte des moyens 30 de refroidissement agencés à proximité
de la paroi de l'empreinte 18 du moule 16,For this purpose, as illustrated in Figure 1, the
Tous les moyens de refroidissement connus de l'état de la technique peuvent être utilisés pour la bonne réalisation de l'invention.All cooling means known from the state of the technique can be used for the proper the invention.
Sur l'arrachement de la figure 1, on a représenté, à titre
d'exemple et de manière non limitative, des moyens 30 de
refroidissement constitués d'un échangeur 32 logé dans le moule
16. Comme l'illustrent les flèches, l'échangeur est alimenté en
fluide caloporteur par un conduit d'arrivée 34 et ce fluide est
évacué par un conduit 36. Cette configuration permet d'évacuer
un grand nombre de calories en une durée très réduite.On the tearing of Figure 1, there is shown, as
example and in a nonlimiting manner, means 30 of
cooling constituted by an
De tels échangeurs 34 sont répartis suivant toute la
périphérie de l'empreinte 18, pour assurer une refroidissement
rapide et uniforme de l'empreinte 18.
Enfin, préalablement à l'opération de moulage du noyau
10, le procédé peut comporter une opération préliminaire de
chauffage du moule 16 de manière à diminuer la différence initiale
de température entre les sels minéraux et le moule 16.Finally, before the
A cet effet, le moule 16 comporte des moyens internes de
chauffage 38, par exemple une ou plusieurs résistances
électriques 40 logées dans le moule 16 et destinée(s) à permettre
son élévation de température de manière uniforme.For this purpose, the
L'invention permet donc de réaliser des noyaux en sels
minéraux à base de borates de potassium qui ont la particularité
d'être rapidement dissolvables, ce qui permet de réduire les coûts
et les temps de production de pièces 12 moulées avec de tels
noyaux.The invention thus makes it possible to produce salt cores
Potassium borate-based minerals that have the particularity
to be quickly dissolvable, which reduces costs
and the production times of molded
Claims (9)
caractérisé en ce qu'il comporte une cavité intérieure (26) destinée à permettre à un solvant d'avoir accès par capillarité au coeur du noyau afin d'en accélérer la dissolution dans la pièce (12) après usage du noyau.Core (10) for producing hollow shapes by casting, obtained by molding a molten mineral salt stream in a mold (16),
characterized in that it comprises an inner cavity (26) for allowing a solvent to have capillary access to the core of the core to accelerate its dissolution in the part (12) after use of the core.
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