FR2504424A1

FR2504424A1 - Gravity casting of aluminium or light alloys - using additional pressure application to avoid solidification faults

Info

Publication number: FR2504424A1
Application number: FR8108038A
Authority: FR
Inventors: Paul Vasseur
Original assignee: AMIL SA
Current assignee: AMIL SA
Priority date: 1981-04-22
Filing date: 1981-04-22
Publication date: 1982-10-29
Also published as: FR2504424B1

Abstract

Casting process, esp.for Al or light alloys, comprises gravity casting molten metal along the axis of a mould and applying an additional pressure by means of a piston/cylinder, the piston of which is aligned along the axis of the mould. Pref. a constant low pressure of about 1 kg/sq.cm. is applied initially for 5-10 secs. and then the pressure is increased rapidly to 10 kg/sq.cm. and maintained until the metal has solidified. Process is useful for casting automobile wheel rims. The pressure application eliminates solidification faults and air inclusion.

Description

Le moulage de pièces importantes en aluminium ou en alliage léger telles que des jantes pour roues de voitures pose des problèmes difficiles à résoudre. The molding of important aluminum or light alloy parts such as rims for car wheels poses problems which are difficult to solve.

En effet, on connaft les procédés d'injection sous pression mais l'utilisation d'une haute pression évite sans doute les phénomènes de retassure ou de retrait à la solidification. Par contre pour des pièces importantes, on n'arrive pas à éliminer complètement l'air
inclus.Indeed, we know the injection processes under pressure but the use of high pressure probably avoids the phenomena of shrinkage or shrinkage on solidification. By cons for important parts, we can not completely eliminate the air
included.

L'utilisation de haute pression est valable seulement pour
les pièces relativement petites.The use of high pressure is only valid for
relatively small parts.

On a aussi utilisé l'alimentation d'un moule par le bas
en basse pression car ce procédé donne une bonne alimentation en métal en fusion, mais il est très difficile d'éviter des défauts en fin
de solidification tels que le retrait et les retassures.We also used the feeding of a mold from the bottom
at low pressure because this process gives a good supply of molten metal, but it is very difficult to avoid defects at the end
solidification such as shrinkage and shrinkage.

On a également songé à utiliser la centrifugation à l'aide d'un moule rotatif mais l'on se heurte à des défauts au voisinage du moyeu de la jante ainsi que le long des rayons quand des rayons sont prévus de moulage. We have also thought of using centrifugation using a rotary mold, but we encounter faults in the vicinity of the rim hub as well as along the spokes when spokes are provided for molding.

Pour améliorer la qualité de la pièce obtenue, on a eu l'idée d'utiliser en combinaison avec la centrifugation une pression additionnelle par de l'air ou de l'azote comprimé. Mais la centri
fugation nécessite l'utilisation d'un joint tournant qui tient mal aux hautes températures du métal en fusion.To improve the quality of the part obtained, we had the idea of using in combination with centrifugation an additional pressure with compressed air or nitrogen. But the centri
Fugation requires the use of a rotating joint which does not hold well at the high temperatures of the molten metal.

On a encore prévu un procédé de chargement en métal
fondu dans un moule, ce procédé consistant à envoyer le métal fondu
dans un cylindre fermé à sa partie inférieure par un piston mobile
qui, au début du remplissage, est en position élevée, et qui descend
progressivement au fur et à mesure que le moule se remplit, la
descente de ce piston commandant l'ouverture du conduit d'alimentation
de la cavité du moule.A metal loading process has also been planned
molten in a mold, this process of sending the molten metal
in a cylinder closed at its lower part by a movable piston
which, at the start of filling, is in the raised position, and which descends
gradually as the mold fills, the
lowering of this piston controlling the opening of the supply duct
of the mold cavity.

Un autre piston mobile disposé au-dessus du premier
réalise l'injection sous pression dans le moule, mais il est très
difficile d'assurer le synchronisme entre le déplacement des deux
pistons.Another movable piston placed above the first
performs pressure injection into the mold, but it is very
difficult to ensure synchronism between the displacement of the two
pistons.

D'autre part, les pièces coulées ne sont pas bonnes car lors du développement de la pression dans le cylindre qui contient le métal en fusion, un peu de métal peut pénétrer dans le jeu qui existe entre le cylindre et le plongeur. On the other hand, the castings are not good because during the development of the pressure in the cylinder which contains the molten metal, a little metal can penetrate into the clearance which exists between the cylinder and the plunger.

De plus, il se produit des projections d'une partie du métal fondu hors de la machine ou encore des solidifications de métal dans le jeu qui existe entre le cylindre et le piston plongeur, ce qui affecte d'une manière nuisible le fonctionnement de ce plongeur. In addition, there is projection of part of the molten metal out of the machine or solidification of metal in the clearance which exists between the cylinder and the plunger, which adversely affects the operation of this diver.

D'une manière générale, il est difficile de remplir progressivement et doucement la cavité du moule. In general, it is difficult to gradually and gently fill the mold cavity.

Des dispositifs de ce genre ont été améliorés en supprimant la synchronisation entre les deux pistons et en chargeant uniquement le piston inférieur d'effectuer le remplissage du moule par montée progressive, tandis que le piston supérieur de diamètre plus petit que celui du piston inférieur est chargé de faire monter la pression après remplissage du moule. Devices of this kind have been improved by eliminating the synchronization between the two pistons and by charging only the lower piston to carry out the filling of the mold by progressive rise, while the upper piston of smaller diameter than that of the lower piston is loaded to increase the pressure after filling the mold.

Un tel dispositif simplifié ne donne pas encore pleine satisfaction pour la résolution du problème que la Société demanderesse désire résoudre. Such a simplified device does not yet give full satisfaction for the resolution of the problem that the Applicant Company wishes to solve.

A cet effet, la demanderesse a prévu une machine sans centrifugation, dans laquelle le remplissage est effectué par gravité. To this end, the Applicant has provided a machine without centrifugation, in which the filling is carried out by gravity.

Après le remplissage on soumet le métal fondu à une montée en pression
2 très faible et constante de l'ordre de 1 kg/cm pendant cinq à dix secon- des, suivie d'une montée en pression rapide jusqu'à une valeur de
2 10 kg/cm cette pression étant maintenue jusqu'au refroidissement de la pièce et avant démoulage. On évite ainsi toute retassure et tout retrait de solidification.After filling, the molten metal is subjected to a pressure increase
2 very low and constant of the order of 1 kg / cm for five to ten seconds, followed by a rapid increase in pressure to a value of
2 10 kg / cm this pressure being maintained until the part has cooled and before demolding. This avoids any shrinkage and any withdrawal of solidification.

En outre, indépendamment de la grande qualité de la pièce moulée ainsi obtenue par un tel procédé, on réduit considérablement le nombre des pièces mises au rebut. In addition, regardless of the high quality of the molded part thus obtained by such a method, the number of parts discarded is considerably reduced.

A titre d'exemple, on va décrire ci-après d'une manière schématique un mode de réalisation de l'appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé de moulage objet de l'invention. By way of example, an embodiment of the apparatus intended for carrying out the molding process that is the subject of the invention will be described below in a schematic manner.

- la fig. 1 est une vue en coupe et en élévation de l'appareil objet de l'invention;
- la fig. 2 est un diagramme schématique représentant l'évolution des pressions appliquées sur le métal en fusion en fonction du temps.- fig. 1 is a sectional and elevation view of the device which is the subject of the invention;
- fig. 2 is a schematic diagram representing the evolution of the pressures applied to the molten metal as a function of time.

En se reportant au dessin, on voit que la machine comprend essentiellement un moule 1 en plusieurs parties dont une partie constituant socle 2, une partie 3 constituant le couvercle du moule et un anneau latéral 4. Referring to the drawing, it can be seen that the machine essentially comprises a mold 1 in several parts including a part constituting the base 2, a part 3 constituting the mold cover and a lateral ring 4.

Au milieu du socle 2 et dans son axe est prévu un diffuseur 5 pour réserver l'orifice du moyeu de la jante. Le couvercle 3 du moule comporte un bord relevé annulaire dans lequel s'engage le cylindre 6 où se déplace la tige 7 d'un vérin hydraulique 8 représenté schématiquement Un joint 9 en amiante ou en fibrocéramique est prévu à la partie inférieure du cylindre 6 entre sa base et le couvercle 3. In the middle of the base 2 and in its axis is provided a diffuser 5 to reserve the orifice of the hub of the rim. The lid 3 of the mold has an annular raised edge into which the cylinder 6 engages where the rod 7 of a hydraulic cylinder 8 moves, shown diagrammatically. A seal 9 made of asbestos or of fibroceramic is provided at the bottom of the cylinder 6 between its base and the cover 3.

Le fonctionnement de l'appareil est le suivant
L'opérateur verse le métal en fusion par l'entonnoir 10 de coulée et il remplit le moule lentement et progressivement à l'aide du métal en fusion qui s'écoule sous la simple action de la gravité.The operation of the device is as follows
The operator pours the molten metal through the pouring funnel 10 and fills the mold slowly and gradually with the molten metal which flows under the simple action of gravity.

Une fois le moule rempli, l'opérateur agit sur le vérin 8 en faisant descendre la tige 7 de ce vérin de manière à exercer sur la surface du métal en fusion qui apparaft au niveau n , et par suite à l'intérieur du moule, une montée en pression d'abord relativement
2 faible pendant cinq à dix secondes par exemple, de l'ordre de 1 kg/cm2, puis une montée rapide pendant quinze secondes jusqu'à une valeur de
2 10 kg/cm dans le métal en cours de solidification, cette pression additionnelle élevée se maintenant jusqu'à refroidissement de la pièce et avant démoulage.Once the mold is filled, the operator acts on the jack 8 by lowering the rod 7 of this jack so as to exert on the surface of the molten metal which appears at level n, and consequently inside the mold, a pressure rise first relatively
2 weak for five to ten seconds for example, of the order of 1 kg / cm2, then a rapid rise for fifteen seconds to a value of
2 10 kg / cm in the metal in the course of solidification, this additional high pressure being maintained until the part cools and before demolding.

Le programme de montée en pression est matérialisé sur la figure 2 où les pressions sont représentées par p et les temps par t. The pressure build-up program is shown in Figure 2 where the pressures are represented by p and the times by t.

Il y a lieu de signaler encore que la coulée s'effectue en général à une température de l'ordre de 700" et la solidification de la pièce commence vers 6000 It should also be pointed out that casting generally takes place at a temperature of the order of 700 "and the solidification of the part begins around 6000

Claims

1. A method of molding parts more particularly of aluminum or light alloy, characterized in that the molten metal is poured by gravity into the axis of the mold of revolution, an additional pressure being applied using a cylinder (8) whose rod (7) also disposed in the axis of the mold is controlled so as to descend after filling the mold to achieve a pressure rise in the mold in order to eliminate any shrinkage or shrinkage of solidification as well as the air possibly included.

2. Method as claimed in 1, characterized in that the pressure increase in the mold is carried out first by applying a low and constant pressure of the order of 1 kg / cm2 for five to ten seconds, followed by a rapid pressure increase 2 to a value of 10 kg / cm, this last pressure being maintained until the part has cooled and before demolding.

3. Device for implementing the process referred to in 1 and 2, characterized in that the mold (1) of revolution in several parts including a base (2), a cover (3) and a lateral ring (4) , preferably comprises in the center of the base (2) an axial orifice provided in the cover (3) and comprising a cylindrical rim intended to receive the cylinder (6) in which slides the rod (7) of the jack (8) loaded with ensure an additional pressure rise after filling the mold (1) by gravity.

4. Device as claimed in 3, characterized in that the base of the mold has in its center a diffuser to provide the orifice of the hub when the part to be molded must have a central axial orifice.

5. Device as claimed in 3 or 4, characterized in that a tight seal (9) preferably made of asbestos or of fibroceramic is placed between the cover and the base of the cylinder (6).