EP1502676A1 - Noyau de fonderie à base de borates de potassium comportant une cavité de dissolution. - Google Patents
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- B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
- 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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Abstract
Noyau (10) pour la réalisation de formes creuses par fonderie, obtenu par moulage d'une coulée de sels minéraux en fusion dans un moule (16), 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. <IMAGE>
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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,
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.
Selon une autre caractéristique du moule, celui-ci
comporte des moyens internes de chauffage.
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 ;
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence
identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions
similaires.
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.
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.
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.
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.
Le résultat obtenu est un noyau 12 analogue à celui qui a
été représenté aux figures 2 et 3.
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.
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.
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.
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.
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.
Conformément à l'invention, la cavité intérieure 26 est
réalisée lors de l'opération de moulage du noyau 10.
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.
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.
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.
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.
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,
Tous les moyens de refroidissement connus de l'état de la
technique peuvent être utilisés pour la bonne réalisation de
l'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.
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.
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.
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.
Claims (9)
- Noyau (10) pour la réalisation de formes creuses par fonderie, obtenu par moulage d'une coulée de sels minéraux en fusion dans un moule (16),
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. - Noyau (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité (26) intérieure est formée lors du moulage de celui-ci,
- Noyau (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité (26) est constituée d'une retassure interne du noyau obtenue suite à un refroidissement rapide de sa surface extérieure (28).
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de moulage est suivie d'une opération de refroidissement rapide de la surface extérieure (28) du noyau (10).
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l'opération de refroidissement rapide de la surface extérieure (28) du noyau (10), on refroidit rapidement la paroi d'une empreinte (18) du moule (10) au contact avec le noyau (10).
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon l'une des revendications précédentes 4 ou 5, caractérisé en ce que les sels minéraux en fusion sont coulés par gravité dans le moule (16) au cours de l'opération de moulage du noyau.
- Procédé de fabrication d'un noyau (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une opération préliminaire de chauffage du moule (16) préalable à l'opération de moulage, en vue de diminuer la différence initiale de température entre les sels minéraux et le moule (16).
- Moule (16) pour la réalisation d'un noyau (10) selon les revendications 1 à 3 suivant un procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (30) de refroidissement agencés à proximité de la paroi de l'empreinte (18) du moule (16).
- Moule (16) pour la réalisation d'un noyau (10) selon les revendications 1 à 3 suivant un procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moule (16) comporte des moyens internes (38) de chauffage.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR0309428 | 2003-07-31 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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