FR2473370A1 - Procede et dispositif de moulage par pression pour la production d'un rotor a pales radiales - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une matrice fendue pour le moulage par pression d'un rotor à pales, qui comprend une partie où des pales radiales sont formées sur un arbre central et une partie de base. Selon l'invention, la matrice est divisée radialement en segments 54 pouvant être déplacés radialement vers l'intérieur pour définir une cavité 62 de matrice et vers l'extérieur pour l'ouvrir. Chaque segment est subdivisé par un plan perpendiculaire à l'axe central de la matrice, en première 54a et seconde 54b parties configurées pour correspondre à la partie des pales et à la partie de base du rotor respectivement, et maintenues en contact coulissant l'une avec l'autre. Immédiatement après solidification du métal fondu dans la cavité dans une région devant devenir la partie des pales du rotor, seule la partie 54a est déplacée vers l'extérieur. La seconde partie 54b est déplacée après solidification du métal dans la région restante. L'invention s'applique notamment à la production de rotors pour turbo-chargeurs pour moteurs automobiles. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de moulage par pression pour la production d'un rotor en métal du type ayant des pales radiales sur la circonférence d'un arbre central, sur une longueur limitée de celui-cioainsi qu'à un dispositif de moulage par pression pour la production d'un tel rotor.
I1 y a une grande variété de rotors à pales pour déplacer un fluide, et une grande partie d'entre eux est du type ayant des pales radiales faisant corps sur la circonférence d'un arbre en rotation. Habituellement, les pales de ce type de rotor sont de forme compliquée et sont minces en coupe, et doivent être formées avec des tolérances de dimensions très étroite6 Par conséquent, dans le cas de la production de tels rotors en coulant un métal, habituellement un alliage, il est habituel d'employer un processus de moulage de précision tel qu'un processus à la cire perdue ou un processus de moulage dans un moule en plâtre. Cependant, les faibles taux de production et les forts prix de production sont des inconvénients communs aucprocessus traditionnels de moulage de précision.
Afin de réduire prix de production, on a tenté de produire des rotors du type ci-dessus par un processus de moulage par pression ordinaire en utilisant une matrice en métal fendue divisée radialement en un certain nombre de segments de matrice configurés de façon à correspondre aux pales du rotor, et qui peuvent être déplacés radialement vers l'intérieur pour définir une cavité de matrice & radialement vers l'extérieur pour permettre l'enlèvement du moulage de la matrice ouverte. Dans la pratique, cependant, l'usure rapide des segments de matrice de forme compliquée et précise présente un problème.Ce problème devient particulèrement sérieux si le rotor à produire ne présente des pales que sur une longueur limitée de son arbre central et qu'il comporte une partie axialement extrême (qui sera appelée ci-après "partie de base" du rotor) où l'arbre devient relativement grand en coupe transversale, sans comporter de pale. Dans chaque cycle de moulage pour la production d'un tel rotor, le métal fondu dans la cavité de la matrice se solidifie rapidement dans une région pour former la partie de pales du rotor ayant des pales de faible épaisseur, mais lentement dans la région restante pour former la partie de base de grande coupe transversale.La matrice fendue est constituée de segments radialement subdivisés et doit être maintenue à l'état fermé de force jusqu'à la solidification de tout le métal fondu dans la cavité de la matrice, avec le maintien d'une haute pression produite dans le métal fondu par l'action du cylindre d'injection. Du fait du transfert de chaleur pendant le long contact avec le métal fondu Qu solidifié, la partie de pales configurée avec précision de la matrice fendue s'use de façon importante, donnant, à la matrice, une durée d'utilisation beaucoup trop courte.Par ailleurs, des fissures se produisent fréquemment dans les pales du rotor moulé ou coulé, du fait de contraintes internes produites par les différences d'épaisseur du moulage en métal se refroidissant et se solidifiant à des allures différentes, en combinaison avec l'influence de la haute pression ci-dessus qui est maintenue pendant une longue période de temps considéréeplus que suffisante pour la formation de la partie de pales
La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de moulage par pression pour la production d'un rotor du type comprenant une partie de pales ayant un certain nombre de pales formées radialement sur la circonférence d'un arbrelcentral et une partie de base donnée par une partie extrême axiale ment étendue de l'arbre central sans pale, ce procédé remédiant fortement à l'usure de la partie des pales, partie la plus importante, d'une matrice en métal,pour le processus de moulage, par l'influence de la chaleur d'un métal fondu, permettant ainsi de réduire le prix de production du rotor.
La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de moulage par pression pour la production d'un rotor du type comprenant une partie de pales ayant un certain nombre de pales formées radialement sur la circonférence d'un arbrelcentral et une partie de base donnée par une partie extrême axiale ment étendue de l'arbre central sans pale, ce procédé remédiant fortement à l'usure de la partie des pales, partie la plus importante, d'une matrice en métal,pour le processus de moulage, par l'influence de la chaleur d'un métal fondu, permettant ainsi de réduire le prix de production du rotor.
La présente invention a pour autre objet un procédé de moulage par pression par lequel un rotor du type ci dessus indiqué peut être produit avec une possibilité remarquablement moindre de présenter des fissures dans les pales.
La présente invention a pour autre objet un dispositif pour accomplir le procédé de moulage par pression selon 1 'invention.
Dans le procédé selon l'invention, la première étape consiste à adapter une matrice fendue en un métal dans une machine de moulage par pression, laquelle matrice fendue est divisée radialement à un axe central en un certain nombre de segments pouvant être déplacés sur une étendue limitée, radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à l'axe central. Par ailleurs, chacun de ces segments est une combinaison d'une première partie configurée pour correspondre à la partie de pales d'un rotor du type ci-dessus indiqué etdNne seconde partie configurée pour correspondre à la partie de base, comme on l'a défini ci-dessus, du même rotor.Quand la matrice est complète, les première et seconde parties de chaque segment sont amenées en contact coulissant dans un plan perpendiculaire à l'axe central de la matrice afin de permettre un déplacement relatif entre les première et seconde parties quand le segment est déplacé radialement à l'axe central.Cette étape est suivie des étapes de former une cavité dans la matrice fendue en déplaçant les segments radialement vers l'intérieur pour prendre une position extrême radialement interne, puis de forcer un métal fondu sous pression dans la cavité et de permettre au métal fondu de commencer à se solidifier dans cette cavité, en déplaçant initialement les premièresparties des segments radialement vers l'extérieur sans déplacer les secondes parties immédiatement après solidification du métal fondu dans la cavité dans une région devant former la partie des pales du rotor pour séparer ainsi les premières parties des segments du métal solidifié, et de déplacer ensuite les secondes parties des segments radialement vers l'extérieur après solidifica tion du métal fondu dans la cavité dans une région devant devenir la partie de base du rotor.
Comme on le comprendra à la lecture de ce qui précède, les caractéristiques essentielles de la présente invention résident dans le fait que chaque segment de la matrice radialement divisée est lui-même divisé en une première partie pouvant être appelée partie de pale et une seconde partie ou partie de base, que les première et seconde parties de chaque segment dans la matrice assemblée sont maintenues à l'état de contact radialement coulissant, et qu' immédiatement après solidification du métal fondu et injecté dans la région devant former la partie des pales du rotor, seules les premières parties des segments sont rapidement séparées du métal solidifié.
Ainsi, la présente invention permet de réduire fortement la durée pendant laquelle la partie formant les pales de la matrice fendue est soumise à la haute température et la haute pression du métal fondu dans la cavité de la matrice et par conséquent, permet de remédier considérablement à la tendance à l'usure de la partie la plus importante de la matrice fendue. Du fait du taux réduit d'usure, dans de nombreux cas, la durée de vie ou d'utilisation de la partie d'une-matrice fendue formant les pales utilisée dans la présente invention peut devenir le double de celle d'une matrice fendue analogue de conception traditionnelle.
Une autre caractéristique importante de la présente invention réside dans le fait qu'elle permet une diminution considérable du pourcentage de moulages défectueux, en particulier ceux ayant des fissures dans la partie des pales.
Selon un autre aspect de l'invention, un dispositif de moulage par pression comprend un ensemble comportant une matrice fendue pour former une cavité correspondant, en forme, à un rotor à pales à produire, un moyen pour déplacer l'ensemble le long d'un axe central de la cavité de la matrice et un moyen pour forcer un métal fondu dans la cavité de la matrice à travers une ouverture placée axialement à une extrémité de la cavité, et pour maintenir le métal fondu forcé dans la cavité à un état sous pression. La matrice fendue est divisée radialement à l'axe ci-dessus mentionné en un certain nombre de segments qui peuvent être déplacés sur une étendue limitée radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur, ainsi la cavité de la matrice est formée quand ces segments prennent une position extrême radialement interne.Chacun de ces segments est divisés par un plan perpendiculaire à l'axe central ci-dessus > en une première partie configurée pour correspondre à la partie des pales du rotor et une seconde partie configurée pour correspondre à la partie de base du rotor, et les première et seconde parties de chaque segment sont en contact coulissant l'une avec l'autre dans le plan ci-dessus.L'ensemble comprend de plus un moyen pour déplacer les première et seconde parties de chaque segment radialement vers l'intérieur afin de permettre aux segments de prendre la position extrême interne pour former la cavité et ne déplacer initialement que la première partie de chaque segment radialement vers l'extérieur à partir de la position extrême interne pour ensuite déplacer également la seconde partie de chaque segment radialement vers l'extérieur à partir de la position extrême interne.
Comme exemple préféré d'un moyen pour le mouvement différentiel desdeux parties de chaque segment de matrice, les première et seconde parties sont reliées l'une à l'autre au moyen d'une rainure de clavette formée sur la face en contact de l'une des deux parties et d'une crête en forme de civette formée sur la face en contact de l'autre partie, plus courte que la rainure, en longueur en direction radiale, par rapport à l'axe central de la matrice, et seule la seconde partie de chaque segment est fixée à la tige de piston d'un cylindre hydraulique.
Dans un autre exemple, la première partie de chaque segment est reliée fixement à un organe d'accouplement avec une tige de connexion, et une autre tige de connexion fixée à la seconde partie est reliée coulissante au même organe d'accouplement. Dans ce cas, la tige de piston d'un cylindre hydraulique est fixéeà cet organe d'accouple ment.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective d'un rotor comme un exemple des moulages que l'on peut obtenir par le procédé et le dispositif selon l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une partie principale d'une machine de moulage par pression pourvue d'un ensemble comportant une matrice fendue selon l'invention pour couler le rotor de la figure 1
- la figure 3 est une vue en plan faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2
- la figure 4 montre un agrandissement partiel de la figure 2 pour illustrer les détails de la matrice fendue
- la figure 5(A) montre un état partiellement ouvert de la matrice dans l'ensemble de la figure 4
- la figure 5(B) montre la même matrice à un état encore plus ouvert
- la figure 6(A) illustre -une variation du mécanisme d'accouplement coulissant adapté à la présente invention; et
- la figure 6(B) illustre l'ouverture partielle de la matrice fendue par la fonction du même mécanisme d'accouplement.
- la figure 1 est une vue en perspective d'un rotor comme un exemple des moulages que l'on peut obtenir par le procédé et le dispositif selon l'invention
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- la figure 5(A) montre un état partiellement ouvert de la matrice dans l'ensemble de la figure 4
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- la figure 6(B) illustre l'ouverture partielle de la matrice fendue par la fonction du même mécanisme d'accouplement.
La figure l montre un rotor à utiliser dans un turbo-chargeur pour un moteur automobile comme exemple d'une variété de rotors que l'on peut produire par un procédé de moulage par pression selon l'invention. Ce rotor est un organe en une pièce ayant un arbre central 10 de coupe transversale circulaire et mince et des pales tordues 12 qui s'étendent généralement radialement de la circonférence de l'arbre 10, à des intervalles circonférentiellement égaux. Sur la figure 1, le rotor est illustré à l'état tel que moulé et il y a une grande partie 14 en forme de disque à l'extrémité inférieure de l'arbre 10. Cette partie 14 est un "biscuit" résultant de la solidification du métal fondu en excès présent à la partie extrême du cylindre d'injection d'une machine de moulage par pression.Subséquemment, l'arbre 10 est rompu de la ligne de coupe 15 pour séparer le biscuit 14.
Une partie extrême inférieure 16 de l'arbre central 10 après séparation du biscuit 14, est un cylindre plein d'un diamètre relativement important, et la surface cylindrique de cette partie 16 est dépourvue de pale 12.
Dans la présente description, cette partie 16 est appelée partie de base du rotor, tandis que la partie restante de l'arbre 10 et que toute les pales 12 sont appelées, dans l'ensemble, la partie des pales 18 du rotor.
La figure 2 montre une partie principale d'une machine de moulage par pression pourvue d'un ensemble de matrice 40 pour produire le rotor de la figure 1 par un procédé selon l'invention. La machine comporte un lit 20 des colonnes verticales 22 et des traverses supérieures 24. Une tringlerie articulée 26 supportée par les colonnes 22 et les traverses 24 maintient horizontalement un bélier 28 et, par l'action d'un cylindre hydraulique 30 installé sur les traverses 24 pour donner à sa tige deupiston 30a un mouvement réciproque verticalement, permet au bélier 28 de descendre et de remonter le long de rai)sde guidage 32 prévussur les colonnes verticales 22.
Un tube cylindrique ou manchon 34 s'adapte verticalement dans un orifice du lit 20, et un cylindre hydraulique 36 pour l'injection du métal fondu dans l'ensemble 40 de la matrice est installé à l'intérieur du lit 20 par un cadre de support 38 de façon qu'un plongeur 42 fixé au bout de la tige de piston 36a du cylindre 36 s'adapte coulissant dans le manchon 34 à partir de l'extrémité inférieure de celui-ci.
En se référant à la fois aux figures 2 et 3, l'ensemble 40 de la matrice a une ossature comprenant une plaque supérieure d'appui 46 en forme de disque fixée à la surface inférieure du bélier 28, une paroi périphérique grossièrement cylindrique 48 fixée verticalement et coaxialement à la plaque d'appui 46 et une plaque inférieure d'appui grossièrement annulaire 50 fixée concentriquement à l'extrémité inférieure de la paroi périphérique 48.
Comme partie de la matrice fendue maintenue dans cette ossature, une plaque 52 en forme de disque est placée fixement et concentriquement sur la plaque supérieure d'appui 46, et ces deux plaques 46 et52 sont traversées, en leur centre, d'un orifice cylindrique. Le centre du bélier 28 est traversé d'un-orifice axialement en alignement mais d'un diamètre quelque peu plus grand que l'orifice des deux plaques 46 et 52. Un cylindre hydraulique 58 est monté sur le cté supérieur du bélier 28 de façon qu'une broche de séparation 60 fixée au bout de la tige de piston de ce cylindre 58 traverse l'orifice du bélier 28 et s'adapte coulissante dans l'orifice des deux plaques 46 et 52. L'extérmité inférieure de cette broche 60 fait également partie de la matrice fendue. L'axe P de la broche 60 coincide avec l'axe longitudinal du manchon 34.
Comme partie principale de la matrice fendue, un certain nombre de segments 54 de forme identique sont agencés radialement par rapport à l'axe P et sont maintenus radialement coulissants entre la plaque inférieure d'appui 50 et la plaque 52 en forme de disque. Ces segments 54 sont étudiés de façon que chaque pale 12 du rotor soit formée par solidification de métal fondu dans un espace entre deux segments adjacents 54, pour que le nombre de segments 54 soit en accord avec le nombre de pales 12 (neuf pales dans l'exemple illustré). Pour chacun des neuf segments 54, un cylindre hydraulique 56 est monté sur le côté externe de la paroi périphérique 48, sa tige de piston 56a s'étendant horizontalement étant fixée au côté radialement externe du segment 54.En conséquence, tous les segments 54 peuvent être déplacés simultanément soit radialement vers l'intérieur ou radialement vers l'extérieur sur une étendue limitée. Quand les segments 54 sont forcés à prendre une position extrême radialement interne représentée sur les figures 2 et 3 (également sur la figure 4), une cavité 62 correspondant, par sa forme, au rotor voulu, se forme dans la matrice fendue.
Dans la description ci-après, le mouvement radialement vers l'intérieur des segments 54 sera exprimé comme avance et le mouvement radialement vers l'èxtérieur comme recul.
Comme on peut mieux le voir sur la figure 4, chaque segment 54 est divisé horizontalement en une partie de pale ou première partie 54a configurée pour correspondre à la partie des pales 18 du rotor, et une partie de base ou seconde partie 54b configurée pour correspondre à la partie de base 16 du rotor. Dans l'ensemble 40, la face extrême inférieure de la première partie 54a est en contact coulissant avec la face extrême supérieure de la seconde partie 54b du même segment 54, et la tige de piston 56a est fixée à la première partie 54a. Dans cet exemple, les première et seconde parties 54a et 54b de chaque segment 54 sont reliées l'une à l'autre en utilisant une fente 66 formée sur la face extrême inférieure de la première partie 54a et une crête 68 formée sur la face extrême supérieure de la seconde partie 54b.La hauteur de la crête 68 correspond exactement à la profondeur de la fente 66 mais sa longueur en direction radialement à l'axe central P de l'ensemble 40, est plus courte que celle de la fente 66. En conséquence, à état couplé avec la crête 68 insérée dans la fente 66, un mouvement relatif est possible entre la première partie 54a et la seconde partie 54b de chaque segment 54 pendant l'avance ou le recul du segment 54. L'étendue du déplacement est déterminée par la différence de longueur radiale entre la fente 66 et la crête 68. Ce mode d'accouplement des première et seconde parties 54a et 54b peut également être accompli en formant une fente à la surface supérieure de la seconde partie 54b et une crête à la surface inférieure dels première partie 54a.
En utilisant le dispositif ci-dessus décrit, un cycle du procédé de moulage par pression selon l'invention est effectué à la façon qui suit.
D'abord, les cylindres hydrauliques 56 sont actionnés pour faire avancer les segments de matrice 54 et les maintenir à la position extrême radialement interne. La seconde partie 54b de chaque segment 54 peut ne pas commencer à avancer en même temps que la première partie 54a, mais après un court instant, la continuation de l'avance de la première partie 54a provoque l'avance de la seconde partie 54b avec elle. Ensuite, le cylindre 58 est actionné pour maintenir la broche de séparation 60 en une position prédéterminée comme on peut le voir sur la figure 4 poLr compléter ainsi la formation de la cavité 62.
Ensuite, une quantité appropriée d'un métal fondu 64 est amenoeà l'intérieur du manchon 34 et immédiatement ensuite, le bélier 28 est abaissé par l'action du cylindre hydraulique 30 jusqu'à ce que la surface inférieure de l'ensemble des segments avancés 54 de la matrice fendue vienne en proche contact avec la face extrême supérieure du manchon 34. Le cylindre 30 est maintenu actionne pour maintenir la matrice à l'état fermé de force avec l'application d'une pression suffisante. Sans retard inutile, le cylindre hydraulique 36 est actionné pour déplacer le plongeur 42 vers le haut et forcer ainsi le métal fondu 64 dans la cavité 62.La quantité du métal fondu 64 amenée dans le manchon 34 et l'étendue du mouvement du plongeur 42 vers le haut sont déterminées de façon que quand la cavité 62 est totalement remplie du métal fondu et injecté, la face extrême supérieure du plongeur 42 soit légèrement en dessous de l'extrémité supérieure du manchon 34. Le cylindre 36 est maintenu actionné meme après la fin du mouvement du plongeur 42 vers le haut, le métal fondu dans la cavité 62 est donc continuellement soumis à la pression d'injection jusqu'à sa solidification.
Cela est nécessaire pour donner au moulage une structure très dense
Le métal fondu dans la cavité 62 se solidifie en une courte période de temps dans la région supérieure définie par les premières parties 54a des segments 54 de matrice, c'est-à-dire une région ayant des dimensions en coupe transversale relativement petites,et devant former la partie 18 des pales du rotor. Quand le métal dans cette région supérieure s'est suffisamment solidifié, les oeuf cylindres hydrauliques 56 sont tous inversés pour retirer les tiges de piston 56a afin de retirer ainsi les premières parties 54a de tous les segments 54, comme cela est illustré sur la figure 5A.Du fait de l'existance d'un espace entre l'extrémité radialement interne de chaque fente 66 et l'extrémité radialement interne de la crête engagée 68, le recul des premières parties 54a des segments 54 ne provoque pas instantanément un recul des secondes parties 54b. Par conséquent, les premières parties 54a peuvent être séparées du métal solidifié tandis que les secondes parties 54b sont toujours à la position extrême- ment avancée.
Le métal fondu dans la cavité 62 se solidifie en une courte période de temps dans la région supérieure définie par les premières parties 54a des segments 54 de matrice, c'est-à-dire une région ayant des dimensions en coupe transversale relativement petites,et devant former la partie 18 des pales du rotor. Quand le métal dans cette région supérieure s'est suffisamment solidifié, les oeuf cylindres hydrauliques 56 sont tous inversés pour retirer les tiges de piston 56a afin de retirer ainsi les premières parties 54a de tous les segments 54, comme cela est illustré sur la figure 5A.Du fait de l'existance d'un espace entre l'extrémité radialement interne de chaque fente 66 et l'extrémité radialement interne de la crête engagée 68, le recul des premières parties 54a des segments 54 ne provoque pas instantanément un recul des secondes parties 54b. Par conséquent, les premières parties 54a peuvent être séparées du métal solidifié tandis que les secondes parties 54b sont toujours à la position extrême- ment avancée.
Après la solidification du métal fondu à la région inférieure de la cavité 62 pour former la partie de base 16 du rotor, les secondes parties 54b des segments 54 sont retirées ou reculées par un plus ample retrait des tiges de piston 56a comme cela est illustré sur la figure 5(B). Si la différence de longueur radialeentre la fente 66 et la crête 68 peut être rendue suffisamment importante, un recul retardé de façon approprié des secondes parties 54b des segments 54 peut être obtenu en reculant continuellement les premières parties 54a à une allure appropriée.
Alternativement, le recul retardé des secondes parties 54b peut être obtenu en arrêtant temporairement l'opération de retrait des cylindres 56 par exemple, au moyen de soupapes électromagnétiques de commande prévues sur la ligne de pression hydraulique.
Juste avant le recul des secondes parties 54b des segments 54, le bélier 28 remonte par l'action du cylindre 30 et le plongeur 42 descend par l'action du cylindre 36.
A la fin du recul des segments 54, la broche de séparation 60 est poussée vers le bas pour retirer le moulage de la matrice ouverte. Le moulage du rotor obtenu par ce procédé est fini en coupant le biscuit 14 comme on l'a mentionné précédemment et en retirant les bavures si nécessaire;
Comme on peut le comprendre à la lecture de la description ci-dessusdel1opération de moulage, le recul en deux stades des segments 54 selon l'invention ne prolonge pas le temps total d'un cycle de moulage.Par exemple, si le diamètre de la partie de base 16 du rotor de la figure 1 est de 24 mm et que l'épaisseur des pales 12 est de 2,5 mm à la base et de 0,7 mm au bout, les premières parties 54a des segments 54 peuvent être retirées entre 2 à 5 secondes après l'injection du métal fondu (en utilisant un alliage résistant à la chaleur à base de nickel) et les secondes parties 54b peuvent être retirées 10 à 15 secondes après l'injection. Quand chaque segment 54 pour mouler le même rotor est un organe en une pièce non divisé en première et seconde parties 54a et 54b, le recul de ces segments dans l'ensemble ne devient possible que 10 à 15 secondes après l'injection dvlmétal fondu.
Comme on peut le comprendre à la lecture de la description ci-dessusdel1opération de moulage, le recul en deux stades des segments 54 selon l'invention ne prolonge pas le temps total d'un cycle de moulage.Par exemple, si le diamètre de la partie de base 16 du rotor de la figure 1 est de 24 mm et que l'épaisseur des pales 12 est de 2,5 mm à la base et de 0,7 mm au bout, les premières parties 54a des segments 54 peuvent être retirées entre 2 à 5 secondes après l'injection du métal fondu (en utilisant un alliage résistant à la chaleur à base de nickel) et les secondes parties 54b peuvent être retirées 10 à 15 secondes après l'injection. Quand chaque segment 54 pour mouler le même rotor est un organe en une pièce non divisé en première et seconde parties 54a et 54b, le recul de ces segments dans l'ensemble ne devient possible que 10 à 15 secondes après l'injection dvlmétal fondu.
Le recul précoce des premières parties 54a des segments 54 signifie leur séparation précoce- d'un métal très chaud et également une libération précoce d'une haute pression. Par conséquent, ce procédé est très efficace pour réduire le taux d'usure des premières parties 54a de forme compliquée avec une très grande précision de dimension. Dans des applications pratiques, cet effet se remarque par une plus longue durée d'utilisation de la matrice. Comme effet supplémentaire et également important de l'invention, la partie des pales 18 du rotor peut être moulée avec des contraintes internes diminuées, et cet effet se réfléchit par une diminution remarquable du pourcentage de moulas défectueux ayant des fissures dans la partie de pales 18. Les résultats expérimentaux qui suivent démontrent ces effets du procédé selon l'invention.
Le moulage du rotor de la figure 1 ayant les dimensions ci-dessus a été accompli de façon répétée en utilisant le dispositif des figures 2 à 4 et comme matériau, un alliage résistant à la chaleur à base de nickel. En plus des segments 54 divisés en première et seconde parties 54a, 54b, on a également utilisé, pour une comparaison, des segments de matrice traditionnelle (en une pièce) de forme semblable.La durée de vie ou d'utilisation de chaque matrice en terme du nombre de cycles possibles de moulage, c'est-à-dire le nombre de moulagespouvant être produits par claque matrice, et le pourcentage de moulagestissuri ont été examinés pour trois sortes de matériaux de matrice pour les deux types de segmenta Les résultats sont présentés au tableau qui suit.
Matériau <SEP> de <SEP> Durée <SEP> de <SEP> vie <SEP> de <SEP> la <SEP> Moulages <SEP> fissurés
<tb> la <SEP> matrice <SEP> matrice <SEP> (% <SEP> sur <SEP> 200 <SEP> échantillons)
<tb> <SEP> (nombre <SEP> de <SEP> moulages)
<tb> <SEP> Traditionnelle <SEP> Invention <SEP> Traditionnelle <SEP> Invention
<tb> Acier <SEP> à <SEP> outils <SEP> 120 <SEP> 260 <SEP> 2,5 <SEP> 0,5
<tb> à <SEP> chaud
<tb> Alliage <SEP> super- <SEP> 270 <SEP> 600 <SEP> 3,0 <SEP> 0,5
<tb> résistant <SEP> à <SEP> la
<tb> chaleur <SEP> à <SEP> base
<tb> de <SEP> Ni
<tb> Alliage <SEP> super- <SEP> 1500 <SEP> 3000 <SEP> 3,3 <SEP> 1,0
<tb> résistant <SEP> à <SEP> la
<tb> chaleur <SEP> à <SEP> base
<tb> de <SEP> W
<tb>
<tb> la <SEP> matrice <SEP> matrice <SEP> (% <SEP> sur <SEP> 200 <SEP> échantillons)
<tb> <SEP> (nombre <SEP> de <SEP> moulages)
<tb> <SEP> Traditionnelle <SEP> Invention <SEP> Traditionnelle <SEP> Invention
<tb> Acier <SEP> à <SEP> outils <SEP> 120 <SEP> 260 <SEP> 2,5 <SEP> 0,5
<tb> à <SEP> chaud
<tb> Alliage <SEP> super- <SEP> 270 <SEP> 600 <SEP> 3,0 <SEP> 0,5
<tb> résistant <SEP> à <SEP> la
<tb> chaleur <SEP> à <SEP> base
<tb> de <SEP> Ni
<tb> Alliage <SEP> super- <SEP> 1500 <SEP> 3000 <SEP> 3,3 <SEP> 1,0
<tb> résistant <SEP> à <SEP> la
<tb> chaleur <SEP> à <SEP> base
<tb> de <SEP> W
<tb>
Les figures 6(A) et 6(B) montrent un autre exemple d'une variété de procédés pour réaliser le recul précoce de la première partie 54a de chaque segment 54.
La première partie 54a de chaque segment 54 est glacée sur la seconde partie 54b afin d'avoir un contact coulissant, mais dans ce cas il n'y a ni fente ni crête sur la face extrême inférieure de la première partie 54a et la face extrême supérieure de la seconde partie 54b.
La tige de piston 56a de chaque cylindre hydraulique 56 ne s'étend pas jusqu'au segment 54 mais est fixée à un organe d'accouplement 70 auquel est fixée une tige de connexion 72 de façon à s'étendre parallèlement à la tige de piston 56a vers la première partie 54a du segment 54 par une broche 74 ou analogue
A l'autre extrémité, la tige de connexion 72 est fixée au côté radialement externe de la première partie 54a, ainsi l'organe d'accouplement 70 est maintenu à une distance fixe radialement vers l'extérieur de la première partie 54a.
A l'autre extrémité, la tige de connexion 72 est fixée au côté radialement externe de la première partie 54a, ainsi l'organe d'accouplement 70 est maintenu à une distance fixe radialement vers l'extérieur de la première partie 54a.
L'organe d'accouplement 70 comporte un trou cylindrique 71 allongé dans la direction parallèle à la tige de piston 56a et une fente allongée 73 est formée dans une paroi latérale de l'organe 70 parallèlement au trou 71 pour offrir unaccès latéral à ce trou 71. Une tige de connexion 76 est fixée à une extrémité au côté radialement externe de la seconde partie 54b afin de s'étendre parallèlement à la tige de connexion 72 ci-dessus mentionnée. A son autre partie extrême, cette tige de connexion 76 s'adapte coulissante dans le trou cylindrique 71 de l'organe d'accouplement 70 et elle est reliée coulissante à l'organe d'accouplement par une broche d'arrêt 78 fixée à la partie extrême de la tige de connexion 76 pour venir en engagement transversal et coulissant avec la fente 73.
La longueur de la fente 73 et la distance entre la broche 78 et la seconde partie 54b du segment 54 sont déterminées de façon que, quand l'organe d'accouplement 70 est poussé radialement vers l'intérieur par la tige de piston 56a pour faire avancer la première partie 54a, la broche 78 prenne la position radialement externe dans la fente 73 comme on peut le voir à la figure 6(A) avant la fin de l'avance de la première partie 54a. Par conséquent, la seconde partie 54b avance également jusqu'à sa position extrême radialement interne. Quand la tige de piston 56a est retirée, la première partie 54a commence à reculer selon le mouvement de la tige de piston 56a et de l'organe d'accouplement 70.Cependant, la seconde partie 54b reste à sa position extrême interne jusqu'à ce que l'organe d'accouplement 70 ait atteint une position telle que la broche 78 prenne a position extrême radialement interne dans la fente 73 comme cela est illustré sur la figure 6(B).
En conséquence, l'opération de moulage décrite en se référant aux figures 2 à 5(B) peut être accomplie de façon identique quand les première et seconde parties 54a, 54b de chaque segment 54 sont reliées à la façon illustrée sur les figures 6(A) et 6(B). Bien entendu, il est possible d'effectuer le recul précoce de la première partie 54a seule chaque segment 54 selon l'invention par un procédé encore différents Par exemple, on peut employer une tringlerie articulée ou un mécanisme à charnière. il est également possible de prévoir un cylindre hydraulique pour chaque première partie 54a et seconde partie 54b de chaque segment 54 afin de déplacer individuellement les parties séparées en manoeuvrant indivi duellement les deux cylindres. Cependant, les deux dispositifs illustrés ici sont avantageux par leur simplicité de construction.
Bien entendu,''invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celle ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
Claims (10)
1. Procédé de moulage par pression pour la production d'un rotor ayant une partie de pales avec un certain nombre de pales formées radialement sur la circonférence d'un arbre central et une partie de base formée d'une partie extrême e' axialement étendue de l'arbre central, sans pale, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de
adapter une matrice fendue faite en un métal dans une machine de moulage par pression, ladite matrice fendue étant subdivisée radialement à un axe central (P) en un certain nombre de segments (54) pouvant être déplacés sur une étendue limitée radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport audit axe central, chacun desdits segments étant une combinaison d'une première partie (54a) configurée pour correspondre à la partie des pales dudit rotor et une seconde partie (54b) configurée pour correspondre à la partie de base dudit rotor, lesdites première et seconde parties étant amenées en contact coulissant l'une avec l'autre dans un plan perpendiculaire audit axe central afin de permettre un déplacement relatif entre lesdites première et seconde parties quand lesdits segments sont déplacés radialement audit axe central
former une cavité (62) de matrice correspondant S par sa forme, au rotor dans ladite matrice fendue en déplaçant lesdits segments radialement vers l'intérieur pour prendre une position extrême radialement interne
forcer un métal fondu sous pression dans ladite cavité et laisser ledit métal fondu commencer à se solidifier dans ladite cavité
déplacer initialement uniquement lesdites premières parties (54a) desdits segments radialement vers l'extérieur immédiatement après solidification du métal fondu dans ladite cavité dans une région devant former la partie de palesdudit rotor, pour séparer ainsi lesdites premières parties du métal solidifié tandis que lesdites secondes parties (54b) restent à leur position extrême radialement interne ; et
déplacer lesdites secondes parties desdits segments radialement vers l'extérieur après solidification du métal fondu dans ladite cavité dans une région devant devenir la partie de base dudit rotor.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape précitée de déplacer les premières parties précitées radialement vers l'extérieur, continue au moins jusqu'au début de l'étape de déplacer les secondes parties précitées radialement vers l'extérieur.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que étape précitée de déplacer les premières parties précitées radialement vers l'extérieur est arrêtée pendant une période déterminée de temps avant le début de l'étape précitée de déplacer les secondes parties précitées radialement vers l'extérieur.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal fondu sous pression précité est forcé dans la cavité précitée le long de l'axe central (P) précité par une ouverture placée axialement à une extrémité de ladite cavité.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre des segments (54) précités est en accord avec le nombre de pales (12) du rotor précité.
6. Dispositif de moulage par pression pour la production d'un rotor comprenant une partie de pales ayant un certain nombre de pales formées radialement sur la circonférence d'un arbre central et une partie de base produite par une partie extrême axialement étendue dudit arbre central et ne comportant pas de pale, caractérisé en ce qu'il comprend
un ensemble de matrice (40) comprenant une matrice fendue faite en un métal pour former une cavité (62) correspondant, par sa forme, au rotor à produire, ladite matrice fendue étant subdivisée radialement à un axe central (P) commun à ladite matrice et à ladite cavité en un certain nombre de segments (54) pouvant être déplacés sur une étendue limitée radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur alin que ladite cavité soit formée quand lesdits segments prennent une position extrême radialement interne, chacun desdits segments étant subdivisé par un plan perpendiculaire audit axe central, en une première partie (54a) configurée pour correspondre à la partie des pales dudit rotor et une seconde partie (54b) configurée pour correspondre à la partie de base dudit rotor de façon que lesdites première et seconde parties de chaque segment soient en contact coulissant l'une avec l'autre dans ledit plan, et des premiers moyens (56, 66, 68 ; 56, 70, 72, 76) pour déplacer lesdites première et seconde parties de chacun desdits segments radialement vers l'intérieur afin de permettre auxdits segments de prendre leur position extrême interne et ne déplacer initialement que lesdites premières parties desdits segments radialement vers l'extérieur de la position extrême interne et ensuite déplacer également lesdites secondes parties desdits segments radialement vers l'extérieur à partir de la position extrême interne
des seconds moyens (30, 26, 32) pour déplacer ledit ensemble (40) le long de l'axe central ; et
des troisièmes moyens (34, 36, 42) pour forcer un métal fondu dans ladite cavité (62) par une ouverture placée à une extrémité de ladite cavité et maintenir le métal fondu forcé dans ladite cavité à un état sous pression jusqu'à solidification dudit métal fondu.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que es premiers moyens précités comprennent, pour chaque serment (54) précité, une fente (56) formée sur l'une des .;faces en contact coulissant précitées des première efi seconde parties précitées de chaque segment (54), une crête (6a) formée sur l'autre desdites surfaces en contact coulissant polir engager ladite fente, ladite crête était plus courte que ladite fente, en longueur, en direction radiale par rapport à l'axe central (p) précité, et une tige de- piston pouvant avoir un mouvement réciproque (56a) fiée à une extrémité à ladite première partie (54a) et s'étendant radialement par rapport audit axe central.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesprembrs moyens précités comprennent, pour chaque segment (54) précité, un organe d'accouplement (70) agencé radialement vers l'extérieur de chaque segment, une première tige de connexion (72) fixée à une extrémité à la première partie (54a) précitée de chaque segment et à son autre extrémité audit organe d'accouplement (70), une seconde tige de connexion (76) fixée à une extrémité à la seconde partie (54b) précitée afin de s'étendre radialement à l'axe central (P)- précité, et reliée coulissante audit organe d'accouplement (70) et une tige de piston (56a) pouvant avoir un mouvement réciproque,fixée à une extrémité audit organe d'accouplement et s'étendant radialement par rapport audit axe central.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement (70) précité comporte un trou allongé (71) qui reçoit coulissante une partie extrême de la seconde tige de connexion (76) précitée et une fente allongée (73) parallèle audit trou allongé et offrant un accès latéral audit trou, les premiers moyens précités comprenant de plus une broche d'arrêt (78) fixée à ladite partie extrême de ladite seconde tige de connexion pour engager transversalement et coulissante ladite fente.
10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le nombre de segments (54) précités est en accord avec le nombre de pales (12) du rotor à produire
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP90680A JPS5812102B2 (ja) | 1980-01-10 | 1980-01-10 | 羽根状回転体のダイカスト鋳造法 |
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| DE3100463C2 (de) | 1985-07-25 |
| JPS5812102B2 (ja) | 1983-03-07 |
| FR2473370B1 (fr) | 1984-03-16 |
| JPS5699063A (en) | 1981-08-10 |
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