FR2525507A1

FR2525507A1 - MOLDING OF EXTENDED WALL PARTS, BY LOCAL THICKNESS VARIATIONS

Info

Publication number: FR2525507A1
Application number: FR8302135A
Authority: FR
Inventors: Anthony Cresswell
Original assignee: LLOYD F CO Ltd
Current assignee: LLOYD F CO Ltd
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1983-10-28
Also published as: JPS58188557A; DE3310231A1

Abstract

The invention relates to metal castings which are cast from metals which contract greatly, and in which there is at least one section whose surface is large in relation to its thickness. The surface and/or the internal surface of this section are made with several spaced-apart depressions and/or projections. Advantageously, the depressions and/or projections are essentially of circular shape in plan view; they are preferably arranged so that their thickness or their depth gradually increases from the periphery.

Description

MOULAGE DE METAL
La présente invention se rapporte à un moulage de métal et en particulier (mais non exclusivement) à un moulage formé d'un métal (comme du fer, de l'acier, de l'aluminium ou du bronze d'aluminium) ayant un facteur élevé de contraction.METAL MOLDING
The present invention relates to a molding of metal and in particular (but not exclusively) to a molding formed from a metal (such as iron, steel, aluminum or aluminum bronze) having a factor high contraction.

Des difficultés peuvent se poser lorsque l'on utilise de tels métaux pour mouler des articles qui ont une épaisseur constante ou sensiblement constante et une aire superficielle importante, où soit incorporées des parties d'une configuration semblable. Dans de tels cas, le refroidissement relativement rapide du métal fondu et la contraction accompagnant le refroidissement et la solidification ont pour résultats un moulage peu solide qui, au pire, peut présenter des discontinuités dans sa structure interne. On a tenté dans le passé de surmonter ce problème de diverses façons.Par exemple, on sait utiliser l'expédient de faire varier la forme du moulage afin de remplacer des parties d'aires superficielles importantes et d'épaisseur constante par des parties qui ont une coupe transversale de forme effilée afin que les intérieurs des parties plus minces soient "complétés1 par le métal fondu des parties plus épaisses (fourni par des dispositifs appropriés d'alimentation) avant que ces dernières, elles mêmes ne se solidifient. En alternative, le moulage peut avoir des additions temporaires de métal aux parties vulnérables.De telles additions peuvent être appelées 'pièces". Cependant, ces deux solutions conduisent à des moulages plus lourds ou plus coûteux parce que, même si, dans le dernier cas, les 'pièces1 sont subséquemment retirées, le prix total du moulage est bien entendu augmenté non seulement par la prévision du métal supplémentaire en premier lieu, mais également par le prix de tout processus d'enlèvement utilisé. Difficulties may arise when using such metals to mold articles which have a constant or substantially constant thickness and a large surface area, into which parts of a similar configuration are incorporated. In such cases, the relatively rapid cooling of the molten metal and the contraction accompanying the cooling and solidification results in a weak solid molding which, at worst, can exhibit discontinuities in its internal structure. Attempts have been made in the past to overcome this problem in various ways. For example, it is known to use the expedient of varying the shape of the molding in order to replace parts of large surface areas and of constant thickness by parts which have a tapered cross section so that the interiors of the thinner parts are "complemented" by the molten metal of the thicker parts (supplied by suitable feeding devices) before the latter themselves solidify. Alternatively, the molding can have temporary additions of metal to vulnerable parts. Such additions can be called "parts". However, these two solutions lead to heavier or more expensive moldings because, even if, in the latter case, the parts1 are subsequently removed, the total price of the molding is of course increased not only by the provision of the additional metal in first, but also by the price of any removal process used.

D'autres façons pour éviter le problème ci-dessus mentionné posé par la contraction du métal, consiste à utiliser des matériaux exothermiques ou isolants ou "pièces' chauffantes, ou bien l'utilisation de refroidisseurs. Bien entendu, on pourrait utiliser un très grand nombre de têtes d'alimentation. Cependant, un tel agencement est compliqué par l'impossibilité de former des zones extrêmes effectives dè solidification entre les têtes d'alimentation. Tous les procédés qui précèdent posent des difficultés ou présentent des inconvénients. Other ways to avoid the above mentioned problem posed by the contraction of the metal, is to use exothermic or insulating materials or "heating parts", or else the use of coolers. Of course, one could use a very large number of feed heads However, such an arrangement is complicated by the impossibility of forming effective end zones of solidification between the feed heads.All of the above processes pose difficulties or have drawbacks.

La présente invention a par conséquent pour objet un moulage de métal perfectionné qui peut être coulé facilement et économiquement en un métal ayant un facteur élevé de contraction mais gui cependant ne pose pas les problèmes cidessus. The present invention therefore relates to an improved metal molding which can be easily and economically cast into a metal having a high contraction factor but which however does not pose the above problems.

Selon l'invention, on prevoit un moulage en métal ayant au moins une partie qui a une aire superficielle de surface importante proportionnellement à son épaisseur ou la surface extérieure ou bien la surface interne ou bien ces deux surfaces de cette partie est ou sont formées d'un certain nombre de localités espacées où l'épaisseur du moulage est localement différente (c'est-à-dire diminuée et/ou augmentée) par rapport à l'épaisseur des parties adjacentes du moulage. According to the invention, provision is made for a metal molding having at least one part which has a large surface surface area in proportion to its thickness or the external surface or either the internal surface or else these two surfaces of this part is or are formed from 'a number of spaced locations where the thickness of the molding is locally different (that is to say decreased and / or increased) compared to the thickness of the adjacent parts of the molding.

Pour former un moulage tel que défini dans le paragraphe qui précède, et/ou des entailles espacées sont utilisées dans l'une ou les deux surfaces du moulage, on prévoit un certain nombre de têtes d'alimentation entre ces entailles d'une zone entaillée. Par ailleurs, lorsque les entailles sont formées dans les surfaces externe et interne du moulage (contrairement à la formation dans l'une de ces surfaces), les entailles dans la surface externe peuvent être soit directement alignées ou bien décalées par rapport aux entailles dans la surface interne. Les entailles peuvent avoir soit une configuration généralement circulaire ou bien non circulaire en vue en plan, et elles ont de préférence une profondeur qui augmente, et graduellement à partir du pourtour. To form a molding as defined in the preceding paragraph, and / or spaced notches are used in one or both surfaces of the molding, a number of feed heads are provided between these notches of a notched area . In addition, when the notches are formed in the external and internal surfaces of the molding (unlike the formation in one of these surfaces), the notches in the external surface can be either directly aligned or offset relative to the notches in the internal surface. The notches can have either a generally circular or non-circular configuration in plan view, and they preferably have an increasing depth, and gradually from the periphery.

Alternativement, ou en plus, au moins une partie de l'aire superficielle extérieure du moulage ou bien de son aire superficielle interne ou bien de ces deux aires superficielles peut être pourvue d'un certain nombre de protubérances espacées et intégralement moulées. Dans de tels cas, une tête d'alimentation sera de préférence prévue pour chacune de ses protubérances. Alternatively, or in addition, at least part of the external surface area of the molding or of its internal surface area or of these two surface areas may be provided with a number of spaced and fully molded protuberances. In such cases, a feed head will preferably be provided for each of its protuberances.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, donnés à titre indicatif mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une vue fragmentaire en plan d'une partie d'un exemple d'un moulage formé selon l'invention
La figure 2 est une vue en coupe fragmentaire, faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1
Les figures 3 et 4 montrent d'autres vues en coupe fragmentaire illustrant deux autres formes d'un moulage selon l'invention ; et
Les figures 5 et 6 sont d'autres vues en coupe fragmentaire illustrant deux autres formes d'un moulage selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description which follows of embodiments, given by way of indication but in no way limiting, with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is a fragmentary plan view of part of an example of a molding formed according to the invention
Figure 2 is a fragmentary sectional view taken along line 2-2 of Figure 1
Figures 3 and 4 show other fragmentary section views illustrating two other forms of a molding according to the invention; and
Figures 5 and 6 are other fragmentary section views illustrating two other forms of a molding according to the invention.

En se référant maintenant aux dessins, les vues fragmentaires de moulages que l'on peut y voir peuvent par exemple être formées d'acier, bien que d'autres métaux ayant un facteur relativement élevé de contraction puissent également être utilisés pour former des moulages selon l'invention. La figure 1 montre, en vue en plan, une partie d'un moulage 10 qui présente, sur sa surface extérieure, un certain nombre d'entailles ou rides 11. Ces entailles sont, comme on peut le voir, de configuration généralement circulaire en vue en plan mais, si on le souhaite, elles peuvent avoir une forme non circulaire en vue en plan.Par ailleurs, comme on peut le voir sur la vue en coupe de la figure 2, les entailles 11 formées dans la surface extérieure du moulage se répètent sous forme d'entailles semblables 12 formées dans la surface interne de moulage, ces entailles externes et internes étant directement alignées les unes avec les autres bien que, dans un autre mode de réalisation (non représenté), les entailles internes et externes puissent être décalées les unes par rapport aux autres. Evidemment, l'appareil à motif (non représenté) utilise pour former le moulage 10 tel qu'il est représenté sur les figures 1 et 2 aura des protubérances et/ou des entailles correspondant aux entailles 11 et 12.En plus de l'entrée ou des entrées principales pour l'admission du métal fondu dans le moule, on prévoit également un certain nombre de tête d'alimentation telle que celle indiquée en pointillés par le chiffre de référence 13 sur les figures 1 et 2, ces têtes d'alimentation étant disposées entre les entailles 11 et 12 afin d'être situées en communication avec la section la plus épaisse du moulage ou la partie du moulage ayant les entailles. Referring now to the drawings, the fragmentary views of moldings which can be seen there can for example be formed from steel, although other metals having a relatively high factor of contraction can also be used to form moldings according to the invention. FIG. 1 shows, in plan view, part of a molding 10 which has, on its outer surface, a certain number of notches or wrinkles 11. These notches are, as can be seen, of generally circular configuration in plan view but, if desired, they can have a non-circular shape in plan view. Furthermore, as can be seen in the sectional view of FIG. 2, the notches 11 formed in the external surface of the molding are repeated in the form of similar notches 12 formed in the internal molding surface, these external and internal notches being directly aligned with each other although, in another embodiment (not shown), the internal and external notches can be offset from each other. Obviously, the patterned device (not shown) used to form the molding 10 as shown in Figures 1 and 2 will have protrusions and / or notches corresponding to the notches 11 and 12.In addition to the entry or main inlets for admitting the molten metal into the mold, a number of feed heads are also provided, such as that indicated by the dotted lines by the reference numeral 13 in FIGS. 1 and 2, these feed heads being arranged between the notches 11 and 12 so as to be located in communication with the thickest section of the molding or the part of the molding having the notches.

La figure 3 montre un autre mode de réalisation où le moulage 14 a des entailles 11 dans sa surface extérieure seulement, tandis que dans l'autre mode de réalisation représenté sur la figure 4, le moulage 15 a des entailles 12 uniquement dans sa surface interne. Comme on peut le voir dans tous les cas, cependant, chaque entaille ou ride augmente graduellement en profondeur de son pourtour, vers l'intérieur, donc lorsque du métal fondu a été versé dans le moule préparé, la teneur en chaleur du métal se solidifiant augmente graduellement à partir de la section plus mince du moulage jusqu'à sa section la plus épaisse.Les entailles sont proportionnées et espacées pour garantir une solidification directionnelle appropriée à partir des centres des entailles jusqu'aux têtes d'alimentation 13 mais bien entendu, la dimension et le nombre des têtes d'alimentation ainsi que la dimension générale et la profondeur des entailles varieront par rapport à la dimension et à l'épaisseur de la section qui doit être moulée et du métal qui doit être utilisé pour le moulage. Par ailleurs, tout le moulage ou seulement une partie de celui-ci peut être pourvu d'entailles comme on l'a décrit ci-dessus. Figure 3 shows another embodiment where the molding 14 has notches 11 in its outer surface only, while in the other embodiment shown in Figure 4, the molding 15 has notches 12 only in its inner surface . As can be seen in all cases, however, each notch or wrinkle gradually increases in depth around its periphery, inward, so when molten metal has been poured into the prepared mold, the heat content of the metal solidifies gradually increases from the thinner section of the molding to its thickest section. The notches are proportioned and spaced to ensure appropriate directional solidification from the centers of the notches to the feed heads 13 but of course, the size and number of feed heads as well as the general size and depth of the notches will vary with respect to the size and thickness of the section to be molded and of the metal to be used for molding. Furthermore, all of the molding or only part of it can be provided with notches as described above.

D'autres agencements sont illustrés sur les figures 5 et 6. Dans la construction représentée sur la figure 5, le moulage 10 présente, au-dessus d'au moins une partie de son aire superficielle extérieure, un certain nombre de protubérances sous la forme de gonflements ou boutons 16 et de telles protubérances sur un côté du moulage peuvent être alignées (comme cela est représenté) avec des protubérances semblables de l'autre côté du moulage. Chaque paire de protubérances alignées est alimentée par une tête individuelle d'alimentation 17 et bien entendu, le dispositif du motif (non représenté) utilisé pour former le moulage 10 sera avantageusement configure pour former de telles protubérances 16. Other arrangements are illustrated in Figures 5 and 6. In the construction shown in Figure 5, the molding 10 has, above at least a portion of its outer surface area, a number of protrusions in the form bulges or buttons 16 and such protrusions on one side of the molding can be aligned (as shown) with similar protrusions on the other side of the molding. Each pair of aligned protrusions is supplied by an individual supply head 17 and of course, the pattern device (not shown) used to form the molding 10 will advantageously be configured to form such protrusions 16.

Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 6, les protubérances 16 sont formées sur le coté extérieur du moulage seulement, mais de nouveau, des têtes individuelles d'alimentation 17 sont prévues comme précédemment, pour les protubérances. In another embodiment shown in FIG. 6, the protrusions 16 are formed on the outside of the molding only, but again, individual supply heads 17 are provided as above, for the protrusions.

Les protubérances ont, comme cela est représenté, une configuration généralement convexe et on peut les utiliser par exemple, sur des zones d'un moulage qui doivent retenir une pression ou qui peuvent être soumises à une attaque balistique. The protrusions have, as shown, a generally convex configuration and can be used, for example, on areas of a molding which must retain pressure or which may be subjected to ballistic attack.

Un certain nombre de protubérances 16 formées comme on l'a décrit ci-dessus peuvent, en réalité, être utilisées en combinaison avec un certain nombre d'entailles telles que celles représentées dans les constructions précédemment décrites et représentées sur les figures 1 à 4, et l'utilisation d'une telle combinaison présente un avantage : une zone particulière du moulage entaillé ou ridé ou ondulé, qui peut être soumise à des efforts importants, peut être renforcée par remplacement d'une entaille ou d'entailles par une protubérance ou des protubérances. Lorsque l'on emploie une telle combinaison d'entailles et de protubérances, il faut un plus grand nombre de têtes d'alimentation que dans le cas où l'on utilise soit des entailles seules ou bien des protubérances seules. A number of protrusions 16 formed as described above can, in reality, be used in combination with a number of notches such as those shown in the constructions previously described and shown in FIGS. 1 to 4, and the use of such a combination has an advantage: a particular area of the notched or wrinkled or corrugated molding, which can be subjected to significant forces, can be reinforced by replacing a notch or notches by a protuberance or protuberances. When using such a combination of notches and protrusions, more feed heads are required than when using either indentations alone or indentations alone.

Par ailleurs, dans le cas d'un moulage où ne sont incorporées que les entailles, on peut utiliser une tête d'alimentation pouvant servir un certain nombre d'entailles mais dans les cas où le moulage est pourvu, en plus, où en alternative, de protubérances, alors chacune de ces protubérances doit avoir sa propre tête d'alimentation comme on l'a mentionné ci-dessus. Furthermore, in the case of a molding in which only the notches are incorporated, a feed head can be used which can serve a certain number of notches but in the cases where the molding is provided, in addition, where as an alternative , of protrusions, then each of these protrusions must have its own feed head as mentioned above.

Un moulage formé selon la présente invention aura, entre autres, les avantages qui suivent
1. Des moulages relativement légers peuvent être produits, qui ont une forte résistance.A molding formed according to the present invention will have, inter alia, the following advantages
1. Relatively light moldings can be produced which have high strength.

2. On peut atteindre un niveau très élevé de solidité du moulage. 2. A very high level of mold strength can be achieved.

3. Aucun effilement ou aucune Rpiece" ne doit être retiré par des opérations coûteuses d'usinage ou thermiques. 3. No tapering or no Rpiece "must be removed by costly machining or thermal operations.

4. I1 ne faut ni refroidisseur ni "pièce" exothermique coûteuse. 4. No cooler or expensive exothermic "room" is required.

5. Les prix de fusion sont réduits parce que les moulages ont un poids relativement faible. 5. The melting prices are reduced because the casts have a relatively low weight.

6. Les prix du traitement thermique subséquent peuvent être réduits du fait des sections de métal relativement légères qui sont mises en cause. 6. The prices for subsequent heat treatment may be reduced due to the relatively light metal sections involved.

7. Des têtes d'alimentations peuvent être petites et seront faciles à enlever. 7. Power heads can be small and will be easy to remove.

8. Comme les entailles et/ou protubérances seront formées à partir de protubérances et/ou d'entailles prévues dans l'appareil du motif, d'où le moulage sera produit, le contrôle de la forme et ainsi une solidification directionnelle contrôlée peuvent facilement être répétés et sont garantis. 8. As the notches and / or protuberances will be formed from protuberances and / or notches provided in the apparatus of the pattern, from which the molding will be produced, the control of the shape and thus a controlled directional solidification can easily be repeated and are guaranteed.

9. La présente invention trouvera une application particulière à de grands moulages de structure et de retenue qui jusqu'à maintenant ont été fabriqués ou produits en moulages lourds. 9. The present invention will find particular application to large structural and retaining moldings which until now have been manufactured or produced in heavy moldings.

Claims

1. relieves in metal having at the 1noirs a part oc? R, t

the surface area is large proportional to the thickness, characterized in that the external surface where the internal surface or else said two surfaces of said part have a certain number of spaced locations (il, 12) where the thickness of the molding (10) is locally different (that is to say decreased and / or increased) from the thickness of the adjacent parts of said molding.

2. Metal molding according to claim 1 characterized in that the spaced localities (11,12) are formed in the external and internal surfaces of the molding and the localities in the external surface are directly aligned with the localities in the internal surface.

3. Metal molding according to claim 1 characterized in that the spaced localities (11,12) are formed in the external and internal surfaces of the molding and in that said localities of the external surface are offset from the localities of the surface internal.

4. Molding according to any one of the preceding claims, characterized in that each of the spaced localities (11,12) has a generally circular configuration in plan view.

5. Molding according to any one of the preceding claims, characterized in that the depth or the thickness of each of the spaced localities (11,12) gradually increases from its periphery.