FR2495514A1

FR2495514A1 - VIBRATION PROCESS FOR REALIZING THE TIGHTENING OF THE MOLDING SAND IN A MODEL BEFORE FITTING THE MOLTEN METAL

Info

Publication number: FR2495514A1
Application number: FR8118423A
Authority: FR
Inventors: Albert Musschoot
Original assignee: General Kinematics Corp
Current assignee: General Kinematics Corp
Priority date: 1980-12-04
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1982-06-11
Also published as: BE889900A; JPS5797841A; DE3127313A1; FR2495514B3; GB2088762B; CA1177221A; DE3127313C2; CH653931A5; JPH023656B2; GB2088762A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE VIBRATOIRE POUR REALISER LE SERRAGE DU SABLE DE MOULAGE DANS UN MODELE AVANT D'Y COULER LE METAL FONDU. SELON CE PROCEDE, ON INTRODUIT DU SABLE DANS UN CHASSIS DE MOULAGE 10 CONTENANT UN MODELE 11, PUIS ON SOUMET LE CHASSIS A UN MOUVEMENT VIBRATOIRE A UNE FREQUENCE ET UNE AMPLITUDE PRODUISANT SUR LE CHASSIS 10 ET SON CONTENU DES ACCELERATIONS DEPASSANT L'ACCELERATION DE LA PESANTEUR AFIN QUE LE SABLE REMPLISSE TOUTES LES OUVERTURES DU MODELE, PUIS A SOUMETTRE L'ENSEMBLE 10, 11 A UN MOUVEMENT VIBRATOIRE A UNE FREQUENCE ET UNE AMPLITUDE PRODUISANT DES ACCELERATIONS INFERIEURES A L'ACCELERATION DE LA PESANTEUR POUR SERRER LE SABLE EN POSITION. APPLICATION NOTAMMENT A LA FABRICATION DE BLOCS CYLINDRES DE MOTEURS.THE INVENTION RELATES TO A VIBRATORY PROCESS FOR ACHIEVING THE TIGHTENING OF THE MOLDING SAND IN A MODEL BEFORE CASTING THE MELT METAL. ACCORDING TO THIS PROCESS, SAND IS INTRODUCED IN A MOLDING FRAME 10 CONTAINING A MODEL 11, THEN THE FRAME IS SUBJECTED TO A VIBRATORY MOVEMENT AT A FREQUENCY AND AMPLITUDE PRODUCING ON THE CHASSIS 10 AND ITS CONTENT ACCELERATIONS EXCEEDING THE ACCELERATION GRAVITY SO THAT THE SAND FILLS ALL THE OPENINGS OF THE MODEL, THEN TO SUBJECT THE ASSEMBLY 10, 11 TO A VIBRATORY MOVEMENT AT A FREQUENCY AND AN AMPLITUDE PRODUCING ACCELERATIONS LOWER THAN THE ACCELERATION OF THE GRAVITY TO POSITION THE SAND. APPLICATION IN PARTICULAR TO THE MANUFACTURING OF MOTOR CYLINDER BLOCKS.

Description

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Les opérations de coulée des métaux ont utilisé longtemps la combinaison d'un ensemble formant modèle dans un châssis et d'un sable de moulage tassé alentour pour obtenir la forme désirée. Lors d'une opération normale, on retire ensuite le modèle du sable et l'on coule le métal fondu dans l'espace occupé précédemment par le modèle avec Metal casting operations have long used the combination of a model assembly in a frame and a surrounding molded molding sand to achieve the desired shape. During a normal operation, the model is then removed from the sand and the molten metal is poured into the space previously occupied by the model with

pour résultat que le métal prend la forme du modèle. as a result the metal takes the form of the model.

Plus récemment on a utilisé un système modifié dans lequel le modèle est réalisé en un matériau qui est More recently, a modified system has been used in which the model is made of a material that is

transformé en gaz lorsqu'il est contacté par le métal fondu. turned into gas when contacted by the molten metal.

Avec de tels modèles, il n'est pas nécessaire d'enlever le modèle avant de réaliser la coulée et il en est résulté la With such models, it is not necessary to remove the model before casting and this has resulted in

possibilité d'utiliser des moules plus complexes, c'est-à- possibility of using more complex molds, ie

dire des moules comportant des formes plus complexes telles say molds with more complex shapes such

que des passages intérieurs, des cavités et autres. as interior passages, cavities and others.

Dans une tentative visant à ce que le sable de moulage remplisse des cavités et analogues à l'intérieur de modèles, on a utilisé un système dans lequel de l'air est introduit au fond du châssis de moulage et circule selon un mouvement ascendant à travers le sable avec pour objectif In an attempt to have the molding sand fill cavities and the like within models, a system has been used in which air is introduced to the bottom of the molding frame and circulates upwardly through sand with a goal

le fait que la force de l'air en mouvement entraîne effec- the fact that the force of the moving air actually causes

tivement par soufflage le sable à l'ihtérieur des cavités. by blowing the sand inside the cavities.

Bien que ce procédé soit efficace pour des modèles rela- Although this method is effective for models

tivement simples il n'a pas été entièrement efficace lors- tively simple, it was not entirely effective when

que le modèle contenait un certain nombre de passages in- that the model contained a certain number of passages

ternes, cavités et autres.dull, cavities and others.

Conformément à la présente invention, le sable est tenu de remplir toutes les cavités, passages internes, etc. présents dans un modèle grâce à l'utilisation d'un procédé selon lequel le châssis de moulage contenant le sable de moulage et le modèle est soumis à des vibrations possédant une fréquence et une amplitude soumettant le sable à des accélérations supérieures à l'accélération de la pesanteur. Il en résulte que les vibrations provoquent une "fluidisation" du sable, c'est-à-dire que le sable agit à la manière d'un fluide et pénètre complètement à In accordance with the present invention, sand is required to fill all cavities, internal passages, etc. present in a pattern through the use of a method in which the molding frame containing the molding sand and the pattern is subjected to vibrations having a frequency and an amplitude subjecting the sand to accelerations greater than the acceleration of gravity. As a result, the vibrations cause a "fluidization" of the sand, that is to say that the sand acts in the manner of a fluid and penetrates completely to

l'intérieur de passages même très petits dans le modèle. even very small passages inside the model.

Après avoir mis en vibration le châssis contenant le modèle et le sable pendant un intervalle de temps suffisant pour être certain que le sable remplit toutes les ouvertures After vibrating the frame containing the model and the sand for a period of time sufficient to ensure that the sand fills all openings

présentes dans le modèle, on réduit l'intensité des vibra- present in the model, the intensity of the vibra-

tions de manière à imprimer au sable une accélération légèrement inférieure à l'accélération de la pesanteur. La seconde étape de vibrations compacte efficacement le sable en place, ce qui garantit que le sable reste en in order to print on the sand an acceleration slightly less than the acceleration of gravity. The second stage of vibration effectively compact the sand in place, ensuring that the sand stays in place.

place lorsque le métal fondu est coulé dans le châssis. place when the molten metal is poured into the chassis.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés un rode By way of example, there is described below and schematically illustrated in the accompanying drawings a rode

d'exécution du procédé conforme à l'invention. execution of the process according to the invention.

La figure 1 est une vue en-coupe verticale mon- FIG. 1 is a vertical sectional view

trant un châssis de moulage, à l'intérieur duquel est sus- a molding frame, inside which is sus-

pendu un modèle; la figure 2 est une vue en élévation du chAssis de la figure 1 montrant l'introduction du sable de moulage dans le chtssis; la figure 3 est une vue en élévation latérale (en coupe partielle) montrant le châssis, le modèle et le sable fixés en position sur un appareil vibratoire; hanged a model; Figure 2 is an elevational view of the frame of Figure 1 showing the introduction of molding sand into the chtsis; Figure 3 is a side elevational view (in partial section) showing the frame, model and sand fixed in position on a vibratory apparatus;

la figure 4 est une vue en coupe verticale mon- FIG. 4 is a vertical sectional view

trant l'opération d'introduction du métal fondu dans le châssis; et trant the operation of introducing the molten metal into the chassis; and

la figure 5 est une vue en coupe verticale mon- FIG. 5 is a vertical sectional view

trant la coulée de métal résultante dans la forme du modèle. trant the resulting cast of metal in the form of the model.

Les figures- énoncees ci-dessus illustrent les phases de mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de la présente invention. On a représenté un châssis de moulage 10, à l'intérieur duquel un modèle 11 est suspendu à l'aide de moyens de suspension 12. Bien que le modèle puisse être réalisé en n'importe quel matériau The figures - mentioned above illustrate the phases of implementation of the method which is the subject of the present invention. There is shown a molding frame 10, inside which a model 11 is suspended by means of suspension means 12. Although the model can be made of any material

classique, le procédé selon la présente invention est par- conventional method, the method according to the present invention is

ticulièrement utile lorsque l'on a affaire à des modèles complexes, qui, par suite de leur grande complexité, ne peuvent pas être retirés du châssis de moulage et du sable avant la coulée du métal fondu. Au contraire, ces modèles complexes sont réalisés en un matériau qui se transforme en gaz lorsqu'il est contacté par le métal fondu, comme par exemple en mousse de polyuréthanne et en un matériau Especially useful when dealing with complex models, which, because of their great complexity, can not be removed from the molding frame and sand before casting the molten metal. On the contrary, these complex models are made of a material that turns into a gas when it is contacted by the molten metal, such as for example polyurethane foam and a material

dénommé "Styrofoam" (mousse de styrène). called "Styrofoam" (styrene foam).

Les parties complexes du modèle 11 sont repré- Complex parts of Model 11 are represented

sentées schématiquement au moyen des cavités 13 et du pas- diagrammatically by means of the cavities 13 and the pas-

sage 14, qui peut être un passage borgne dans le modèle. wise 14, which can be a blind passage in the model.

Le modèle étant suspendu en position comme repré- The model is suspended in position as

senté sur la figure 1, le sable est introduit au moyen d'un convoyeur 16 de manière à remplir complètement le châssis de moulage. Le châssis de moulage rempli est ensuite placé sur un appareil vibratoire 17 qui comporte une base 18 et un support formant lit 19 suspendu au-dessus de la base au moyen de ressorts 20. Des générateurs de vibrations 21, 1, the sand is introduced by means of a conveyor 16 so as to completely fill the molding frame. The filled molding frame is then placed on a vibratory apparatus 17 which has a base 18 and a bed support 19 suspended above the base by means of springs 20. Vibration generators 21,

réalisés sous la forme de moteurs électriques 22, compor- made in the form of electric motors 22, comprising

tent des arbres portant des poids excentrés 23 qui sont suspendus à la partie inférieure du support formant lit 19 afin de produire des vibrations. De préférence, les générateurs de vibrations 21 sont du type représenté dans le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique No 3 358 815 et dans lequel la force efficace des poids excentrés peut être modifiée d'une valeur nulle à une valeur maximale Trees bearing eccentric weights 23 are suspended from the lower portion of the bed support 19 to produce vibrations. Preferably, the vibration generators 21 are of the type shown in US Pat. No. 3,358,815 and in which the effective force of the eccentric weights can be changed from a zero value to a maximum value.

et peut produire ainsi une variation désirée de la course. and can thus produce a desired variation of the stroke.

On fixe le châssis de moulage 10 au support formant lit 19 au moyen d'organes de serrage 24, puis on excite les générateurs de vibration de manière qu'ils produisent une force vibratoire sur le châssis de moulage et sur son contenu, correspondant à une accélération supérieure à l'accélération de la pesanteur. L'accélération en g peut être calculée conformément à la formule S x F2 /70400, dans The molding frame 10 is fixed to the bed support 19 by means of clamping members 24, and the vibration generators are then energized so as to produce a vibratory force on the molding frame and its contents, corresponding to a acceleration greater than the acceleration of gravity. The acceleration in g can be calculated according to the formula S x F2 / 70400, in

laquelle S est l'amplitude de la course et F est la fré- which S is the amplitude of the race and F is the frequency

quence de parcours de cette dernière. Par exemple avec course of the latter. For example with

une fréquence de 3600 courses par minute et une course pos- a frequency of 3600 strokes per minute and a race

sédant une amplitude de 0,0178 cm, c'est une accélération de 1,29 g qui est appliquée au châssis de moulage et à son contenu. Cette accélération a pour effet que le sable s'écoule à l'intérieur des cavités 13 et du passage 14, en les remplissant complètement, même si ces passages sont borgnes. Si le modèle contient des passages encore plus fins, il se produit encore un remplissage complet de ces passages. Au bout d'une durée de vibration de quelques minutes à des accélérations dépassant l'accélération de la pesanteur, on réduit la course de l'appareil vibratoire, ce qui provoque une réduction des accélérations à une valeur inférieure à l'accélération de la pesanteur. Ainsi en maintenant la fréquence à une valeur de 3600 cycles par minute et en réduisant l'amplitude de la course à 0,0114 cm, With an amplitude of 0.0178 cm, an acceleration of 1.29 g is applied to the molding frame and its contents. This acceleration causes the sand to flow inside the cavities 13 and the passage 14, filling them completely, even if these passages are blind. If the model contains even finer passages, there is still a complete filling of these passages. After a vibration duration of a few minutes at accelerations exceeding the acceleration of gravity, the stroke of the vibratory apparatus is reduced, which causes a reduction in accelerations to a value less than the acceleration of gravity. . Thus maintaining the frequency at a value of 3600 cycles per minute and reducing the amplitude of the stroke to 0.0114 cm,

on obtient une accélération de 0,92 g. l'effet de l'accéléra- an acceleration of 0.92 g is obtained. the effect of accelerating

tion inférieure à un g pendant une durée de quelques minutes est de compacter le sable en place, tout en permettant de le retenir dans sa position lorsque le métal fondu est less than one g for a period of a few minutes is to compact the sand in place, while allowing it to be held in position when the molten metal is

introduit dans le châssis de moulage. introduced into the molding frame.

Sur la figure 4, on a représenté l'introduction du métal fondu dans le châssis, ledit métal ayant accès à l'intérieur du modèle par un court passage, tandis que le contact du métal fondu avec le modèle en mousse provoque FIG. 4 shows the introduction of the molten metal into the frame, said metal having access to the interior of the model by a short passage, whereas the contact of the molten metal with the foam model causes

une gazéification de ce dernier, c'est-à-dire sa conver- a gasification of the latter, that is to say, its conversion

sion en un gaz qui s'échappe, le métal prenant la forme du modèle. Puis on laisse le métal se refroidir et, comme in a gas that escapes, the metal taking the form of the model. Then the metal is allowed to cool and, as

cela est représenté sur la figure 5, le métal remplit com- this is shown in Figure 5, the metal fills

plètement l'espace antérieurement occupé par le modèle en mousse et prend une forme qui est la reproduction fidèle de toutes les cavités et passages qui existaient antérieurement completely the space previously occupied by the foam model and takes a shape that is the faithful reproduction of all the cavities and passages that existed previously

dans le modèle.in the model.

Le procédé conforme à la présente invention est particulièrement utile pour la coulée de blocs cylindres The process according to the present invention is particularly useful for the casting of cylinder blocks

de moteurs en aluminium. A l'aide du procédé selon la pré- of aluminum engines. With the aid of the method according to

sente invention, on peut conformer les modèles pour les blocs cylindres avec des passages de refroidissement. et d'autres cavités et passages, et la mise en oeuvre de ce In this invention, the models for cylinder blocks can be formed with cooling passages. and other cavities and passages, and the implementation of this

procédé de coulée fournit un bloc cylindre de moteur possé- casting process provides a motor cylinder block with

dant la configuration interne précédemment mentionnée. in the previously mentioned internal configuration.

Claims

1. A method of reclanding, characterized in that it consists in introducing molding sand into a molding frame (10) containing a model (11), then subjecting the molding frame to a vibratory movement at a frequency and an amplitude to apply to the chassis

(10) and its content of accelerations exceeding

accelerating the gravity so that the sand fills all the openings (13, 14) in the model (11) and then subjecting the molding frame to

vibratory motion at a frequency and amplitude

applying to the molding frame and its contents

accelerations below the acceleration of

to tighten the sand in position.

2. Method of. characterized by introducing molding sand into a molding frame (10) containing a pattern (11) and then subjecting

the molding frame has a sensible vibratory movement

vertically at a frequency and an amplitude for applying to the molding frame (10) and its contents accelerations exceeding the acceleration of gravity so that the sand fills all the openings (13, 14) in the model 111), then to submit the

molding frame (10) with a vibrating movement sensi-

vertical position at a frequency and amplitude

both to apply to the molding frame and its contents,

accelerations below the acceleration of

to tighten the sand in position.

3. A demolishing process, according to which a model (11) consisting of a material which vaporizes essentially completely when contacted by

the molten metal, characterized in that it consists in introducing

drawing the molding sand into a molding frame (10) containing the model (11) and then subjecting the molding frame (10) to vibratory movement at a frequency

and an amplitude for applying to the chassis

and its contents accelerations exceeding the

gravity so that the sand fills all the openings (13, 14) in the model, and then subjecting the molding frame to vibratory movement at a frequency and amplitude to apply to the molding frame and its contents accelerations less than the acceleration of gravity so as to

squeeze the sand into position.

4. Process of oi :. according to which a model (11) consisting of a material which vaporizes substantially completely when contacted by

the molten metal, characterized in that it involves introducing

molding sand into a molding frame (10) containing the pattern, and then subjecting the molding frame (10) to a substantially vertical vibratory motion at a

frequency and amplitude to apply to the frame

sis of molding and its contents accelerations exceed-

the acceleration of gravity so that the sand fills all the openings (13, 14) in the

model and then subject the molding frame to a movement

substantially vertical vibration at a frequency e an amplitude to apply to the molding frame

and its content accelerations below the accelerated

ration of gravity so as to grip the sand in position.

5. A molding method, in which a model (11) consisting of a material which is vaporized substantially completely when contacted by

the molten metal, characterized in that it consists in introducing

molding sand in a molding frame (10) containing the model (11), subjecting the molding frame (10) to a substantially vertical vibratory movement at a frequency of the order of 3600 cycles per minute and on a stroke having an amplitude of the order of 0.0178 cm so as to apply to the molding frame (10) and its contents accelerations exceeding the acceleration of gravity so that the sand fills all the openings (13, 14) located in the model, then subjecting the molding frame (10) to a substantially vertical vibratory movement at a frequency of the order of 3600 cycles per minute and a stroke of an amplitude of the order of 0.0114 cm. to apply to the molding frame and its contents

accelerations below the acceleration of

to tighten the sand in position.